OSDN Git Service

PR tree-optimization/27549
[pf3gnuchains/gcc-fork.git] / gcc / doc / cpp.texi
1 \input texinfo
2 @setfilename cpp.info
3 @settitle The C Preprocessor
4 @setchapternewpage off
5 @c @smallbook
6 @c @cropmarks
7 @c @finalout
8
9 @include gcc-common.texi
10
11 @copying
12 @c man begin COPYRIGHT
13 Copyright @copyright{} 1987, 1989, 1991, 1992, 1993, 1994, 1995, 1996,
14 1997, 1998, 1999, 2000, 2001, 2002, 2003, 2004, 2005
15 Free Software Foundation, Inc.
16
17 Permission is granted to copy, distribute and/or modify this document
18 under the terms of the GNU Free Documentation License, Version 1.1 or
19 any later version published by the Free Software Foundation.  A copy of
20 the license is included in the
21 @c man end
22 section entitled ``GNU Free Documentation License''.
23 @ignore
24 @c man begin COPYRIGHT
25 man page gfdl(7).
26 @c man end
27 @end ignore
28
29 @c man begin COPYRIGHT
30 This manual contains no Invariant Sections.  The Front-Cover Texts are
31 (a) (see below), and the Back-Cover Texts are (b) (see below).
32
33 (a) The FSF's Front-Cover Text is:
34
35      A GNU Manual
36
37 (b) The FSF's Back-Cover Text is:
38
39      You have freedom to copy and modify this GNU Manual, like GNU
40      software.  Copies published by the Free Software Foundation raise
41      funds for GNU development.
42 @c man end
43 @end copying
44
45 @c Create a separate index for command line options.
46 @defcodeindex op
47 @syncodeindex vr op
48
49 @c Used in cppopts.texi and cppenv.texi.
50 @set cppmanual
51
52 @ifinfo
53 @dircategory Programming
54 @direntry
55 * Cpp: (cpp).                  The GNU C preprocessor.
56 @end direntry
57 @end ifinfo
58
59 @titlepage
60 @title The C Preprocessor
61 @subtitle for GCC version @value{version-GCC}
62 @author Richard M. Stallman
63 @author Zachary Weinberg
64 @page
65 @c There is a fill at the bottom of the page, so we need a filll to
66 @c override it.
67 @vskip 0pt plus 1filll
68 @insertcopying
69 @end titlepage
70 @contents
71 @page
72
73 @ifnottex
74 @node Top
75 @top
76 The C preprocessor implements the macro language used to transform C,
77 C++, and Objective-C programs before they are compiled.  It can also be
78 useful on its own.
79
80 @menu
81 * Overview::
82 * Header Files::
83 * Macros::
84 * Conditionals::
85 * Diagnostics::
86 * Line Control::
87 * Pragmas::
88 * Other Directives::
89 * Preprocessor Output::
90 * Traditional Mode::
91 * Implementation Details::
92 * Invocation::
93 * Environment Variables::
94 * GNU Free Documentation License::
95 * Index of Directives::
96 * Option Index::
97 * Concept Index::
98
99 @detailmenu
100  --- The Detailed Node Listing ---
101
102 Overview
103
104 * Character sets::
105 * Initial processing::
106 * Tokenization::
107 * The preprocessing language::
108
109 Header Files
110
111 * Include Syntax::
112 * Include Operation::
113 * Search Path::
114 * Once-Only Headers::
115 * Computed Includes::
116 * Wrapper Headers::
117 * System Headers::
118
119 Macros
120
121 * Object-like Macros::
122 * Function-like Macros::
123 * Macro Arguments::
124 * Stringification::
125 * Concatenation::
126 * Variadic Macros::
127 * Predefined Macros::
128 * Undefining and Redefining Macros::
129 * Directives Within Macro Arguments::
130 * Macro Pitfalls::
131
132 Predefined Macros
133
134 * Standard Predefined Macros::
135 * Common Predefined Macros::
136 * System-specific Predefined Macros::
137 * C++ Named Operators::
138
139 Macro Pitfalls
140
141 * Misnesting::
142 * Operator Precedence Problems::
143 * Swallowing the Semicolon::
144 * Duplication of Side Effects::
145 * Self-Referential Macros::
146 * Argument Prescan::
147 * Newlines in Arguments::
148
149 Conditionals
150
151 * Conditional Uses::
152 * Conditional Syntax::
153 * Deleted Code::
154
155 Conditional Syntax
156
157 * Ifdef::
158 * If::
159 * Defined::
160 * Else::
161 * Elif::
162
163 Implementation Details
164
165 * Implementation-defined behavior::
166 * Implementation limits::
167 * Obsolete Features::
168 * Differences from previous versions::
169
170 Obsolete Features
171
172 * Assertions::
173 * Obsolete once-only headers::
174
175 @end detailmenu
176 @end menu
177
178 @insertcopying
179 @end ifnottex
180
181 @node Overview
182 @chapter Overview
183 @c man begin DESCRIPTION
184 The C preprocessor, often known as @dfn{cpp}, is a @dfn{macro processor}
185 that is used automatically by the C compiler to transform your program
186 before compilation.  It is called a macro processor because it allows
187 you to define @dfn{macros}, which are brief abbreviations for longer
188 constructs.
189
190 The C preprocessor is intended to be used only with C, C++, and
191 Objective-C source code.  In the past, it has been abused as a general
192 text processor.  It will choke on input which does not obey C's lexical
193 rules.  For example, apostrophes will be interpreted as the beginning of
194 character constants, and cause errors.  Also, you cannot rely on it
195 preserving characteristics of the input which are not significant to
196 C-family languages.  If a Makefile is preprocessed, all the hard tabs
197 will be removed, and the Makefile will not work.
198
199 Having said that, you can often get away with using cpp on things which
200 are not C@.  Other Algol-ish programming languages are often safe
201 (Pascal, Ada, etc.) So is assembly, with caution.  @option{-traditional-cpp}
202 mode preserves more white space, and is otherwise more permissive.  Many
203 of the problems can be avoided by writing C or C++ style comments
204 instead of native language comments, and keeping macros simple.
205
206 Wherever possible, you should use a preprocessor geared to the language
207 you are writing in.  Modern versions of the GNU assembler have macro
208 facilities.  Most high level programming languages have their own
209 conditional compilation and inclusion mechanism.  If all else fails,
210 try a true general text processor, such as GNU M4.
211
212 C preprocessors vary in some details.  This manual discusses the GNU C
213 preprocessor, which provides a small superset of the features of ISO
214 Standard C@.  In its default mode, the GNU C preprocessor does not do a
215 few things required by the standard.  These are features which are
216 rarely, if ever, used, and may cause surprising changes to the meaning
217 of a program which does not expect them.  To get strict ISO Standard C,
218 you should use the @option{-std=c89} or @option{-std=c99} options, depending
219 on which version of the standard you want.  To get all the mandatory
220 diagnostics, you must also use @option{-pedantic}.  @xref{Invocation}.
221
222 This manual describes the behavior of the ISO preprocessor.  To
223 minimize gratuitous differences, where the ISO preprocessor's
224 behavior does not conflict with traditional semantics, the
225 traditional preprocessor should behave the same way.  The various
226 differences that do exist are detailed in the section @ref{Traditional
227 Mode}.
228
229 For clarity, unless noted otherwise, references to @samp{CPP} in this
230 manual refer to GNU CPP@.
231 @c man end
232
233 @menu
234 * Character sets::
235 * Initial processing::
236 * Tokenization::
237 * The preprocessing language::
238 @end menu
239
240 @node Character sets
241 @section Character sets
242
243 Source code character set processing in C and related languages is
244 rather complicated.  The C standard discusses two character sets, but
245 there are really at least four.
246
247 The files input to CPP might be in any character set at all.  CPP's
248 very first action, before it even looks for line boundaries, is to
249 convert the file into the character set it uses for internal
250 processing.  That set is what the C standard calls the @dfn{source}
251 character set.  It must be isomorphic with ISO 10646, also known as
252 Unicode.  CPP uses the UTF-8 encoding of Unicode.
253
254 The character sets of the input files are specified using the
255 @option{-finput-charset=} option.
256
257 All preprocessing work (the subject of the rest of this manual) is
258 carried out in the source character set.  If you request textual
259 output from the preprocessor with the @option{-E} option, it will be
260 in UTF-8.
261
262 After preprocessing is complete, string and character constants are
263 converted again, into the @dfn{execution} character set.  This
264 character set is under control of the user; the default is UTF-8,
265 matching the source character set.  Wide string and character
266 constants have their own character set, which is not called out
267 specifically in the standard.  Again, it is under control of the user.
268 The default is UTF-16 or UTF-32, whichever fits in the target's
269 @code{wchar_t} type, in the target machine's byte
270 order.@footnote{UTF-16 does not meet the requirements of the C
271 standard for a wide character set, but the choice of 16-bit
272 @code{wchar_t} is enshrined in some system ABIs so we cannot fix
273 this.}  Octal and hexadecimal escape sequences do not undergo
274 conversion; @t{'\x12'} has the value 0x12 regardless of the currently
275 selected execution character set.  All other escapes are replaced by
276 the character in the source character set that they represent, then
277 converted to the execution character set, just like unescaped
278 characters.
279
280 Unless the experimental @option{-fextended-identifiers} option is used,
281 GCC does not permit the use of characters outside the ASCII range, nor
282 @samp{\u} and @samp{\U} escapes, in identifiers.  Even with that
283 option, characters outside the ASCII range can only be specified with
284 the @samp{\u} and @samp{\U} escapes, not used directly in identifiers.
285
286 @node Initial processing
287 @section Initial processing
288
289 The preprocessor performs a series of textual transformations on its
290 input.  These happen before all other processing.  Conceptually, they
291 happen in a rigid order, and the entire file is run through each
292 transformation before the next one begins.  CPP actually does them
293 all at once, for performance reasons.  These transformations correspond
294 roughly to the first three ``phases of translation'' described in the C
295 standard.
296
297 @enumerate
298 @item
299 @cindex line endings
300 The input file is read into memory and broken into lines.
301
302 Different systems use different conventions to indicate the end of a
303 line.  GCC accepts the ASCII control sequences @kbd{LF}, @kbd{@w{CR
304 LF}} and @kbd{CR} as end-of-line markers.  These are the canonical
305 sequences used by Unix, DOS and VMS, and the classic Mac OS (before
306 OSX) respectively.  You may therefore safely copy source code written
307 on any of those systems to a different one and use it without
308 conversion.  (GCC may lose track of the current line number if a file
309 doesn't consistently use one convention, as sometimes happens when it
310 is edited on computers with different conventions that share a network
311 file system.)
312
313 If the last line of any input file lacks an end-of-line marker, the end
314 of the file is considered to implicitly supply one.  The C standard says
315 that this condition provokes undefined behavior, so GCC will emit a
316 warning message.
317
318 @item
319 @cindex trigraphs
320 @anchor{trigraphs}If trigraphs are enabled, they are replaced by their
321 corresponding single characters.  By default GCC ignores trigraphs,
322 but if you request a strictly conforming mode with the @option{-std}
323 option, or you specify the @option{-trigraphs} option, then it
324 converts them.
325
326 These are nine three-character sequences, all starting with @samp{??},
327 that are defined by ISO C to stand for single characters.  They permit
328 obsolete systems that lack some of C's punctuation to use C@.  For
329 example, @samp{??/} stands for @samp{\}, so @t{'??/n'} is a character
330 constant for a newline.
331
332 Trigraphs are not popular and many compilers implement them
333 incorrectly.  Portable code should not rely on trigraphs being either
334 converted or ignored.  With @option{-Wtrigraphs} GCC will warn you
335 when a trigraph may change the meaning of your program if it were
336 converted.  @xref{Wtrigraphs}.
337
338 In a string constant, you can prevent a sequence of question marks
339 from being confused with a trigraph by inserting a backslash between
340 the question marks, or by separating the string literal at the
341 trigraph and making use of string literal concatenation.  @t{"(??\?)"}
342 is the string @samp{(???)}, not @samp{(?]}.  Traditional C compilers
343 do not recognize these idioms.
344
345 The nine trigraphs and their replacements are
346
347 @smallexample
348 Trigraph:       ??(  ??)  ??<  ??>  ??=  ??/  ??'  ??!  ??-
349 Replacement:      [    ]    @{    @}    #    \    ^    |    ~
350 @end smallexample
351
352 @item
353 @cindex continued lines
354 @cindex backslash-newline
355 Continued lines are merged into one long line.
356
357 A continued line is a line which ends with a backslash, @samp{\}.  The
358 backslash is removed and the following line is joined with the current
359 one.  No space is inserted, so you may split a line anywhere, even in
360 the middle of a word.  (It is generally more readable to split lines
361 only at white space.)
362
363 The trailing backslash on a continued line is commonly referred to as a
364 @dfn{backslash-newline}.
365
366 If there is white space between a backslash and the end of a line, that
367 is still a continued line.  However, as this is usually the result of an
368 editing mistake, and many compilers will not accept it as a continued
369 line, GCC will warn you about it.
370
371 @item
372 @cindex comments
373 @cindex line comments
374 @cindex block comments
375 All comments are replaced with single spaces.
376
377 There are two kinds of comments.  @dfn{Block comments} begin with
378 @samp{/*} and continue until the next @samp{*/}.  Block comments do not
379 nest:
380
381 @smallexample
382 /* @r{this is} /* @r{one comment} */ @r{text outside comment}
383 @end smallexample
384
385 @dfn{Line comments} begin with @samp{//} and continue to the end of the
386 current line.  Line comments do not nest either, but it does not matter,
387 because they would end in the same place anyway.
388
389 @smallexample
390 // @r{this is} // @r{one comment}
391 @r{text outside comment}
392 @end smallexample
393 @end enumerate
394
395 It is safe to put line comments inside block comments, or vice versa.
396
397 @smallexample
398 @group
399 /* @r{block comment}
400    // @r{contains line comment}
401    @r{yet more comment}
402  */ @r{outside comment}
403
404 // @r{line comment} /* @r{contains block comment} */
405 @end group
406 @end smallexample
407
408 But beware of commenting out one end of a block comment with a line
409 comment.
410
411 @smallexample
412 @group
413  // @r{l.c.}  /* @r{block comment begins}
414     @r{oops! this isn't a comment anymore} */
415 @end group
416 @end smallexample
417
418 Comments are not recognized within string literals.
419 @t{@w{"/* blah */"}} is the string constant @samp{@w{/* blah */}}, not
420 an empty string.
421
422 Line comments are not in the 1989 edition of the C standard, but they
423 are recognized by GCC as an extension.  In C++ and in the 1999 edition
424 of the C standard, they are an official part of the language.
425
426 Since these transformations happen before all other processing, you can
427 split a line mechanically with backslash-newline anywhere.  You can
428 comment out the end of a line.  You can continue a line comment onto the
429 next line with backslash-newline.  You can even split @samp{/*},
430 @samp{*/}, and @samp{//} onto multiple lines with backslash-newline.
431 For example:
432
433 @smallexample
434 @group
435 /\
436 *
437 */ # /*
438 */ defi\
439 ne FO\
440 O 10\
441 20
442 @end group
443 @end smallexample
444
445 @noindent
446 is equivalent to @code{@w{#define FOO 1020}}.  All these tricks are
447 extremely confusing and should not be used in code intended to be
448 readable.
449
450 There is no way to prevent a backslash at the end of a line from being
451 interpreted as a backslash-newline.  This cannot affect any correct
452 program, however.
453
454 @node Tokenization
455 @section Tokenization
456
457 @cindex tokens
458 @cindex preprocessing tokens
459 After the textual transformations are finished, the input file is
460 converted into a sequence of @dfn{preprocessing tokens}.  These mostly
461 correspond to the syntactic tokens used by the C compiler, but there are
462 a few differences.  White space separates tokens; it is not itself a
463 token of any kind.  Tokens do not have to be separated by white space,
464 but it is often necessary to avoid ambiguities.
465
466 When faced with a sequence of characters that has more than one possible
467 tokenization, the preprocessor is greedy.  It always makes each token,
468 starting from the left, as big as possible before moving on to the next
469 token.  For instance, @code{a+++++b} is interpreted as
470 @code{@w{a ++ ++ + b}}, not as @code{@w{a ++ + ++ b}}, even though the
471 latter tokenization could be part of a valid C program and the former
472 could not.
473
474 Once the input file is broken into tokens, the token boundaries never
475 change, except when the @samp{##} preprocessing operator is used to paste
476 tokens together.  @xref{Concatenation}.  For example,
477
478 @smallexample
479 @group
480 #define foo() bar
481 foo()baz
482      @expansion{} bar baz
483 @emph{not}
484      @expansion{} barbaz
485 @end group
486 @end smallexample
487
488 The compiler does not re-tokenize the preprocessor's output.  Each
489 preprocessing token becomes one compiler token.
490
491 @cindex identifiers
492 Preprocessing tokens fall into five broad classes: identifiers,
493 preprocessing numbers, string literals, punctuators, and other.  An
494 @dfn{identifier} is the same as an identifier in C: any sequence of
495 letters, digits, or underscores, which begins with a letter or
496 underscore.  Keywords of C have no significance to the preprocessor;
497 they are ordinary identifiers.  You can define a macro whose name is a
498 keyword, for instance.  The only identifier which can be considered a
499 preprocessing keyword is @code{defined}.  @xref{Defined}.
500
501 This is mostly true of other languages which use the C preprocessor.
502 However, a few of the keywords of C++ are significant even in the
503 preprocessor.  @xref{C++ Named Operators}.
504
505 In the 1999 C standard, identifiers may contain letters which are not
506 part of the ``basic source character set'', at the implementation's
507 discretion (such as accented Latin letters, Greek letters, or Chinese
508 ideograms).  This may be done with an extended character set, or the
509 @samp{\u} and @samp{\U} escape sequences.  The implementation of this
510 feature in GCC is experimental; such characters are only accepted in
511 the @samp{\u} and @samp{\U} forms and only if
512 @option{-fextended-identifiers} is used.
513
514 As an extension, GCC treats @samp{$} as a letter.  This is for
515 compatibility with some systems, such as VMS, where @samp{$} is commonly
516 used in system-defined function and object names.  @samp{$} is not a
517 letter in strictly conforming mode, or if you specify the @option{-$}
518 option.  @xref{Invocation}.
519
520 @cindex numbers
521 @cindex preprocessing numbers
522 A @dfn{preprocessing number} has a rather bizarre definition.  The
523 category includes all the normal integer and floating point constants
524 one expects of C, but also a number of other things one might not
525 initially recognize as a number.  Formally, preprocessing numbers begin
526 with an optional period, a required decimal digit, and then continue
527 with any sequence of letters, digits, underscores, periods, and
528 exponents.  Exponents are the two-character sequences @samp{e+},
529 @samp{e-}, @samp{E+}, @samp{E-}, @samp{p+}, @samp{p-}, @samp{P+}, and
530 @samp{P-}.  (The exponents that begin with @samp{p} or @samp{P} are new
531 to C99.  They are used for hexadecimal floating-point constants.)
532
533 The purpose of this unusual definition is to isolate the preprocessor
534 from the full complexity of numeric constants.  It does not have to
535 distinguish between lexically valid and invalid floating-point numbers,
536 which is complicated.  The definition also permits you to split an
537 identifier at any position and get exactly two tokens, which can then be
538 pasted back together with the @samp{##} operator.
539
540 It's possible for preprocessing numbers to cause programs to be
541 misinterpreted.  For example, @code{0xE+12} is a preprocessing number
542 which does not translate to any valid numeric constant, therefore a
543 syntax error.  It does not mean @code{@w{0xE + 12}}, which is what you
544 might have intended.
545
546 @cindex string literals
547 @cindex string constants
548 @cindex character constants
549 @cindex header file names
550 @c the @: prevents makeinfo from turning '' into ".
551 @dfn{String literals} are string constants, character constants, and
552 header file names (the argument of @samp{#include}).@footnote{The C
553 standard uses the term @dfn{string literal} to refer only to what we are
554 calling @dfn{string constants}.}  String constants and character
555 constants are straightforward: @t{"@dots{}"} or @t{'@dots{}'}.  In
556 either case embedded quotes should be escaped with a backslash:
557 @t{'\'@:'} is the character constant for @samp{'}.  There is no limit on
558 the length of a character constant, but the value of a character
559 constant that contains more than one character is
560 implementation-defined.  @xref{Implementation Details}.
561
562 Header file names either look like string constants, @t{"@dots{}"}, or are
563 written with angle brackets instead, @t{<@dots{}>}.  In either case,
564 backslash is an ordinary character.  There is no way to escape the
565 closing quote or angle bracket.  The preprocessor looks for the header
566 file in different places depending on which form you use.  @xref{Include
567 Operation}.
568
569 No string literal may extend past the end of a line.  Older versions
570 of GCC accepted multi-line string constants.  You may use continued
571 lines instead, or string constant concatenation.  @xref{Differences
572 from previous versions}.
573
574 @cindex punctuators
575 @cindex digraphs
576 @cindex alternative tokens
577 @dfn{Punctuators} are all the usual bits of punctuation which are
578 meaningful to C and C++.  All but three of the punctuation characters in
579 ASCII are C punctuators.  The exceptions are @samp{@@}, @samp{$}, and
580 @samp{`}.  In addition, all the two- and three-character operators are
581 punctuators.  There are also six @dfn{digraphs}, which the C++ standard
582 calls @dfn{alternative tokens}, which are merely alternate ways to spell
583 other punctuators.  This is a second attempt to work around missing
584 punctuation in obsolete systems.  It has no negative side effects,
585 unlike trigraphs, but does not cover as much ground.  The digraphs and
586 their corresponding normal punctuators are:
587
588 @smallexample
589 Digraph:        <%  %>  <:  :>  %:  %:%:
590 Punctuator:      @{   @}   [   ]   #    ##
591 @end smallexample
592
593 @cindex other tokens
594 Any other single character is considered ``other''.  It is passed on to
595 the preprocessor's output unmolested.  The C compiler will almost
596 certainly reject source code containing ``other'' tokens.  In ASCII, the
597 only other characters are @samp{@@}, @samp{$}, @samp{`}, and control
598 characters other than NUL (all bits zero).  (Note that @samp{$} is
599 normally considered a letter.)  All characters with the high bit set
600 (numeric range 0x7F--0xFF) are also ``other'' in the present
601 implementation.  This will change when proper support for international
602 character sets is added to GCC@.
603
604 NUL is a special case because of the high probability that its
605 appearance is accidental, and because it may be invisible to the user
606 (many terminals do not display NUL at all).  Within comments, NULs are
607 silently ignored, just as any other character would be.  In running
608 text, NUL is considered white space.  For example, these two directives
609 have the same meaning.
610
611 @smallexample
612 #define X^@@1
613 #define X 1
614 @end smallexample
615
616 @noindent
617 (where @samp{^@@} is ASCII NUL)@.  Within string or character constants,
618 NULs are preserved.  In the latter two cases the preprocessor emits a
619 warning message.
620
621 @node The preprocessing language
622 @section The preprocessing language
623 @cindex directives
624 @cindex preprocessing directives
625 @cindex directive line
626 @cindex directive name
627
628 After tokenization, the stream of tokens may simply be passed straight
629 to the compiler's parser.  However, if it contains any operations in the
630 @dfn{preprocessing language}, it will be transformed first.  This stage
631 corresponds roughly to the standard's ``translation phase 4'' and is
632 what most people think of as the preprocessor's job.
633
634 The preprocessing language consists of @dfn{directives} to be executed
635 and @dfn{macros} to be expanded.  Its primary capabilities are:
636
637 @itemize @bullet
638 @item
639 Inclusion of header files.  These are files of declarations that can be
640 substituted into your program.
641
642 @item
643 Macro expansion.  You can define @dfn{macros}, which are abbreviations
644 for arbitrary fragments of C code.  The preprocessor will replace the
645 macros with their definitions throughout the program.  Some macros are
646 automatically defined for you.
647
648 @item
649 Conditional compilation.  You can include or exclude parts of the
650 program according to various conditions.
651
652 @item
653 Line control.  If you use a program to combine or rearrange source files
654 into an intermediate file which is then compiled, you can use line
655 control to inform the compiler where each source line originally came
656 from.
657
658 @item
659 Diagnostics.  You can detect problems at compile time and issue errors
660 or warnings.
661 @end itemize
662
663 There are a few more, less useful, features.
664
665 Except for expansion of predefined macros, all these operations are
666 triggered with @dfn{preprocessing directives}.  Preprocessing directives
667 are lines in your program that start with @samp{#}.  Whitespace is
668 allowed before and after the @samp{#}.  The @samp{#} is followed by an
669 identifier, the @dfn{directive name}.  It specifies the operation to
670 perform.  Directives are commonly referred to as @samp{#@var{name}}
671 where @var{name} is the directive name.  For example, @samp{#define} is
672 the directive that defines a macro.
673
674 The @samp{#} which begins a directive cannot come from a macro
675 expansion.  Also, the directive name is not macro expanded.  Thus, if
676 @code{foo} is defined as a macro expanding to @code{define}, that does
677 not make @samp{#foo} a valid preprocessing directive.
678
679 The set of valid directive names is fixed.  Programs cannot define new
680 preprocessing directives.
681
682 Some directives require arguments; these make up the rest of the
683 directive line and must be separated from the directive name by
684 whitespace.  For example, @samp{#define} must be followed by a macro
685 name and the intended expansion of the macro.
686
687 A preprocessing directive cannot cover more than one line.  The line
688 may, however, be continued with backslash-newline, or by a block comment
689 which extends past the end of the line.  In either case, when the
690 directive is processed, the continuations have already been merged with
691 the first line to make one long line.
692
693 @node Header Files
694 @chapter Header Files
695
696 @cindex header file
697 A header file is a file containing C declarations and macro definitions
698 (@pxref{Macros}) to be shared between several source files.  You request
699 the use of a header file in your program by @dfn{including} it, with the
700 C preprocessing directive @samp{#include}.
701
702 Header files serve two purposes.
703
704 @itemize @bullet
705 @item
706 @cindex system header files
707 System header files declare the interfaces to parts of the operating
708 system.  You include them in your program to supply the definitions and
709 declarations you need to invoke system calls and libraries.
710
711 @item
712 Your own header files contain declarations for interfaces between the
713 source files of your program.  Each time you have a group of related
714 declarations and macro definitions all or most of which are needed in
715 several different source files, it is a good idea to create a header
716 file for them.
717 @end itemize
718
719 Including a header file produces the same results as copying the header
720 file into each source file that needs it.  Such copying would be
721 time-consuming and error-prone.  With a header file, the related
722 declarations appear in only one place.  If they need to be changed, they
723 can be changed in one place, and programs that include the header file
724 will automatically use the new version when next recompiled.  The header
725 file eliminates the labor of finding and changing all the copies as well
726 as the risk that a failure to find one copy will result in
727 inconsistencies within a program.
728
729 In C, the usual convention is to give header files names that end with
730 @file{.h}.  It is most portable to use only letters, digits, dashes, and
731 underscores in header file names, and at most one dot.
732
733 @menu
734 * Include Syntax::
735 * Include Operation::
736 * Search Path::
737 * Once-Only Headers::
738 * Computed Includes::
739 * Wrapper Headers::
740 * System Headers::
741 @end menu
742
743 @node Include Syntax
744 @section Include Syntax
745
746 @findex #include
747 Both user and system header files are included using the preprocessing
748 directive @samp{#include}.  It has two variants:
749
750 @table @code
751 @item #include <@var{file}>
752 This variant is used for system header files.  It searches for a file
753 named @var{file} in a standard list of system directories.  You can prepend
754 directories to this list with the @option{-I} option (@pxref{Invocation}).
755
756 @item #include "@var{file}"
757 This variant is used for header files of your own program.  It
758 searches for a file named @var{file} first in the directory containing
759 the current file, then in the quote directories and then the same
760 directories used for @code{<@var{file}>}.  You can prepend directories
761 to the list of quote directories with the @option{-iquote} option.
762 @end table
763
764 The argument of @samp{#include}, whether delimited with quote marks or
765 angle brackets, behaves like a string constant in that comments are not
766 recognized, and macro names are not expanded.  Thus, @code{@w{#include
767 <x/*y>}} specifies inclusion of a system header file named @file{x/*y}.
768
769 However, if backslashes occur within @var{file}, they are considered
770 ordinary text characters, not escape characters.  None of the character
771 escape sequences appropriate to string constants in C are processed.
772 Thus, @code{@w{#include "x\n\\y"}} specifies a filename containing three
773 backslashes.  (Some systems interpret @samp{\} as a pathname separator.
774 All of these also interpret @samp{/} the same way.  It is most portable
775 to use only @samp{/}.)
776
777 It is an error if there is anything (other than comments) on the line
778 after the file name.
779
780 @node Include Operation
781 @section Include Operation
782
783 The @samp{#include} directive works by directing the C preprocessor to
784 scan the specified file as input before continuing with the rest of the
785 current file.  The output from the preprocessor contains the output
786 already generated, followed by the output resulting from the included
787 file, followed by the output that comes from the text after the
788 @samp{#include} directive.  For example, if you have a header file
789 @file{header.h} as follows,
790
791 @smallexample
792 char *test (void);
793 @end smallexample
794
795 @noindent
796 and a main program called @file{program.c} that uses the header file,
797 like this,
798
799 @smallexample
800 int x;
801 #include "header.h"
802
803 int
804 main (void)
805 @{
806   puts (test ());
807 @}
808 @end smallexample
809
810 @noindent
811 the compiler will see the same token stream as it would if
812 @file{program.c} read
813
814 @smallexample
815 int x;
816 char *test (void);
817
818 int
819 main (void)
820 @{
821   puts (test ());
822 @}
823 @end smallexample
824
825 Included files are not limited to declarations and macro definitions;
826 those are merely the typical uses.  Any fragment of a C program can be
827 included from another file.  The include file could even contain the
828 beginning of a statement that is concluded in the containing file, or
829 the end of a statement that was started in the including file.  However,
830 an included file must consist of complete tokens.  Comments and string
831 literals which have not been closed by the end of an included file are
832 invalid.  For error recovery, they are considered to end at the end of
833 the file.
834
835 To avoid confusion, it is best if header files contain only complete
836 syntactic units---function declarations or definitions, type
837 declarations, etc.
838
839 The line following the @samp{#include} directive is always treated as a
840 separate line by the C preprocessor, even if the included file lacks a
841 final newline.
842
843 @node Search Path
844 @section Search Path
845
846 GCC looks in several different places for headers.  On a normal Unix
847 system, if you do not instruct it otherwise, it will look for headers
848 requested with @code{@w{#include <@var{file}>}} in:
849
850 @smallexample
851 /usr/local/include
852 @var{libdir}/gcc/@var{target}/@var{version}/include
853 /usr/@var{target}/include
854 /usr/include
855 @end smallexample
856
857 For C++ programs, it will also look in @file{/usr/include/g++-v3},
858 first.  In the above, @var{target} is the canonical name of the system
859 GCC was configured to compile code for; often but not always the same as
860 the canonical name of the system it runs on.  @var{version} is the
861 version of GCC in use.
862
863 You can add to this list with the @option{-I@var{dir}} command line
864 option.  All the directories named by @option{-I} are searched, in
865 left-to-right order, @emph{before} the default directories.  The only
866 exception is when @file{dir} is already searched by default.  In
867 this case, the option is ignored and the search order for system
868 directories remains unchanged.
869
870 Duplicate directories are removed from the quote and bracket search
871 chains before the two chains are merged to make the final search chain.
872 Thus, it is possible for a directory to occur twice in the final search
873 chain if it was specified in both the quote and bracket chains.
874
875 You can prevent GCC from searching any of the default directories with
876 the @option{-nostdinc} option.  This is useful when you are compiling an
877 operating system kernel or some other program that does not use the
878 standard C library facilities, or the standard C library itself.
879 @option{-I} options are not ignored as described above when
880 @option{-nostdinc} is in effect.
881
882 GCC looks for headers requested with @code{@w{#include "@var{file}"}}
883 first in the directory containing the current file, then in the
884 directories as specified by @option{-iquote} options, then in the same
885 places it would have looked for a header requested with angle
886 brackets.  For example, if @file{/usr/include/sys/stat.h} contains
887 @code{@w{#include "types.h"}}, GCC looks for @file{types.h} first in
888 @file{/usr/include/sys}, then in its usual search path.
889
890 @samp{#line} (@pxref{Line Control}) does not change GCC's idea of the
891 directory containing the current file.
892
893 You may put @option{-I-} at any point in your list of @option{-I} options.
894 This has two effects.  First, directories appearing before the
895 @option{-I-} in the list are searched only for headers requested with
896 quote marks.  Directories after @option{-I-} are searched for all
897 headers.  Second, the directory containing the current file is not
898 searched for anything, unless it happens to be one of the directories
899 named by an @option{-I} switch.  @option{-I-} is deprecated, @option{-iquote}
900 should be used instead.
901
902 @option{-I. -I-} is not the same as no @option{-I} options at all, and does
903 not cause the same behavior for @samp{<>} includes that @samp{""}
904 includes get with no special options.  @option{-I.} searches the
905 compiler's current working directory for header files.  That may or may
906 not be the same as the directory containing the current file.
907
908 If you need to look for headers in a directory named @file{-}, write
909 @option{-I./-}.
910
911 There are several more ways to adjust the header search path.  They are
912 generally less useful.  @xref{Invocation}.
913
914 @node Once-Only Headers
915 @section Once-Only Headers
916 @cindex repeated inclusion
917 @cindex including just once
918 @cindex wrapper @code{#ifndef}
919
920 If a header file happens to be included twice, the compiler will process
921 its contents twice.  This is very likely to cause an error, e.g.@: when the
922 compiler sees the same structure definition twice.  Even if it does not,
923 it will certainly waste time.
924
925 The standard way to prevent this is to enclose the entire real contents
926 of the file in a conditional, like this:
927
928 @smallexample
929 @group
930 /* File foo.  */
931 #ifndef FILE_FOO_SEEN
932 #define FILE_FOO_SEEN
933
934 @var{the entire file}
935
936 #endif /* !FILE_FOO_SEEN */
937 @end group
938 @end smallexample
939
940 This construct is commonly known as a @dfn{wrapper #ifndef}.
941 When the header is included again, the conditional will be false,
942 because @code{FILE_FOO_SEEN} is defined.  The preprocessor will skip
943 over the entire contents of the file, and the compiler will not see it
944 twice.
945
946 CPP optimizes even further.  It remembers when a header file has a
947 wrapper @samp{#ifndef}.  If a subsequent @samp{#include} specifies that
948 header, and the macro in the @samp{#ifndef} is still defined, it does
949 not bother to rescan the file at all.
950
951 You can put comments outside the wrapper.  They will not interfere with
952 this optimization.
953
954 @cindex controlling macro
955 @cindex guard macro
956 The macro @code{FILE_FOO_SEEN} is called the @dfn{controlling macro} or
957 @dfn{guard macro}.  In a user header file, the macro name should not
958 begin with @samp{_}.  In a system header file, it should begin with
959 @samp{__} to avoid conflicts with user programs.  In any kind of header
960 file, the macro name should contain the name of the file and some
961 additional text, to avoid conflicts with other header files.
962
963 @node Computed Includes
964 @section Computed Includes
965 @cindex computed includes
966 @cindex macros in include
967
968 Sometimes it is necessary to select one of several different header
969 files to be included into your program.  They might specify
970 configuration parameters to be used on different sorts of operating
971 systems, for instance.  You could do this with a series of conditionals,
972
973 @smallexample
974 #if SYSTEM_1
975 # include "system_1.h"
976 #elif SYSTEM_2
977 # include "system_2.h"
978 #elif SYSTEM_3
979 @dots{}
980 #endif
981 @end smallexample
982
983 That rapidly becomes tedious.  Instead, the preprocessor offers the
984 ability to use a macro for the header name.  This is called a
985 @dfn{computed include}.  Instead of writing a header name as the direct
986 argument of @samp{#include}, you simply put a macro name there instead:
987
988 @smallexample
989 #define SYSTEM_H "system_1.h"
990 @dots{}
991 #include SYSTEM_H
992 @end smallexample
993
994 @noindent
995 @code{SYSTEM_H} will be expanded, and the preprocessor will look for
996 @file{system_1.h} as if the @samp{#include} had been written that way
997 originally.  @code{SYSTEM_H} could be defined by your Makefile with a
998 @option{-D} option.
999
1000 You must be careful when you define the macro.  @samp{#define} saves
1001 tokens, not text.  The preprocessor has no way of knowing that the macro
1002 will be used as the argument of @samp{#include}, so it generates
1003 ordinary tokens, not a header name.  This is unlikely to cause problems
1004 if you use double-quote includes, which are close enough to string
1005 constants.  If you use angle brackets, however, you may have trouble.
1006
1007 The syntax of a computed include is actually a bit more general than the
1008 above.  If the first non-whitespace character after @samp{#include} is
1009 not @samp{"} or @samp{<}, then the entire line is macro-expanded
1010 like running text would be.
1011
1012 If the line expands to a single string constant, the contents of that
1013 string constant are the file to be included.  CPP does not re-examine the
1014 string for embedded quotes, but neither does it process backslash
1015 escapes in the string.  Therefore
1016
1017 @smallexample
1018 #define HEADER "a\"b"
1019 #include HEADER
1020 @end smallexample
1021
1022 @noindent
1023 looks for a file named @file{a\"b}.  CPP searches for the file according
1024 to the rules for double-quoted includes.
1025
1026 If the line expands to a token stream beginning with a @samp{<} token
1027 and including a @samp{>} token, then the tokens between the @samp{<} and
1028 the first @samp{>} are combined to form the filename to be included.
1029 Any whitespace between tokens is reduced to a single space; then any
1030 space after the initial @samp{<} is retained, but a trailing space
1031 before the closing @samp{>} is ignored.  CPP searches for the file
1032 according to the rules for angle-bracket includes.
1033
1034 In either case, if there are any tokens on the line after the file name,
1035 an error occurs and the directive is not processed.  It is also an error
1036 if the result of expansion does not match either of the two expected
1037 forms.
1038
1039 These rules are implementation-defined behavior according to the C
1040 standard.  To minimize the risk of different compilers interpreting your
1041 computed includes differently, we recommend you use only a single
1042 object-like macro which expands to a string constant.  This will also
1043 minimize confusion for people reading your program.
1044
1045 @node Wrapper Headers
1046 @section Wrapper Headers
1047 @cindex wrapper headers
1048 @cindex overriding a header file
1049 @findex #include_next
1050
1051 Sometimes it is necessary to adjust the contents of a system-provided
1052 header file without editing it directly.  GCC's @command{fixincludes}
1053 operation does this, for example.  One way to do that would be to create
1054 a new header file with the same name and insert it in the search path
1055 before the original header.  That works fine as long as you're willing
1056 to replace the old header entirely.  But what if you want to refer to
1057 the old header from the new one?
1058
1059 You cannot simply include the old header with @samp{#include}.  That
1060 will start from the beginning, and find your new header again.  If your
1061 header is not protected from multiple inclusion (@pxref{Once-Only
1062 Headers}), it will recurse infinitely and cause a fatal error.
1063
1064 You could include the old header with an absolute pathname:
1065 @smallexample
1066 #include "/usr/include/old-header.h"
1067 @end smallexample
1068 @noindent
1069 This works, but is not clean; should the system headers ever move, you
1070 would have to edit the new headers to match.
1071
1072 There is no way to solve this problem within the C standard, but you can
1073 use the GNU extension @samp{#include_next}.  It means, ``Include the
1074 @emph{next} file with this name''.  This directive works like
1075 @samp{#include} except in searching for the specified file: it starts
1076 searching the list of header file directories @emph{after} the directory
1077 in which the current file was found.
1078
1079 Suppose you specify @option{-I /usr/local/include}, and the list of
1080 directories to search also includes @file{/usr/include}; and suppose
1081 both directories contain @file{signal.h}.  Ordinary @code{@w{#include
1082 <signal.h>}} finds the file under @file{/usr/local/include}.  If that
1083 file contains @code{@w{#include_next <signal.h>}}, it starts searching
1084 after that directory, and finds the file in @file{/usr/include}.
1085
1086 @samp{#include_next} does not distinguish between @code{<@var{file}>}
1087 and @code{"@var{file}"} inclusion, nor does it check that the file you
1088 specify has the same name as the current file.  It simply looks for the
1089 file named, starting with the directory in the search path after the one
1090 where the current file was found.
1091
1092 The use of @samp{#include_next} can lead to great confusion.  We
1093 recommend it be used only when there is no other alternative.  In
1094 particular, it should not be used in the headers belonging to a specific
1095 program; it should be used only to make global corrections along the
1096 lines of @command{fixincludes}.
1097
1098 @node System Headers
1099 @section System Headers
1100 @cindex system header files
1101
1102 The header files declaring interfaces to the operating system and
1103 runtime libraries often cannot be written in strictly conforming C@.
1104 Therefore, GCC gives code found in @dfn{system headers} special
1105 treatment.  All warnings, other than those generated by @samp{#warning}
1106 (@pxref{Diagnostics}), are suppressed while GCC is processing a system
1107 header.  Macros defined in a system header are immune to a few warnings
1108 wherever they are expanded.  This immunity is granted on an ad-hoc
1109 basis, when we find that a warning generates lots of false positives
1110 because of code in macros defined in system headers.
1111
1112 Normally, only the headers found in specific directories are considered
1113 system headers.  These directories are determined when GCC is compiled.
1114 There are, however, two ways to make normal headers into system headers.
1115
1116 The @option{-isystem} command line option adds its argument to the list of
1117 directories to search for headers, just like @option{-I}.  Any headers
1118 found in that directory will be considered system headers.
1119
1120 All directories named by @option{-isystem} are searched @emph{after} all
1121 directories named by @option{-I}, no matter what their order was on the
1122 command line.  If the same directory is named by both @option{-I} and
1123 @option{-isystem}, the @option{-I} option is ignored.  GCC provides an
1124 informative message when this occurs if @option{-v} is used.
1125
1126 @findex #pragma GCC system_header
1127 There is also a directive, @code{@w{#pragma GCC system_header}}, which
1128 tells GCC to consider the rest of the current include file a system
1129 header, no matter where it was found.  Code that comes before the
1130 @samp{#pragma} in the file will not be affected.  @code{@w{#pragma GCC
1131 system_header}} has no effect in the primary source file.
1132
1133 On very old systems, some of the pre-defined system header directories
1134 get even more special treatment.  GNU C++ considers code in headers
1135 found in those directories to be surrounded by an @code{@w{extern "C"}}
1136 block.  There is no way to request this behavior with a @samp{#pragma},
1137 or from the command line.
1138
1139 @node Macros
1140 @chapter Macros
1141
1142 A @dfn{macro} is a fragment of code which has been given a name.
1143 Whenever the name is used, it is replaced by the contents of the macro.
1144 There are two kinds of macros.  They differ mostly in what they look
1145 like when they are used.  @dfn{Object-like} macros resemble data objects
1146 when used, @dfn{function-like} macros resemble function calls.
1147
1148 You may define any valid identifier as a macro, even if it is a C
1149 keyword.  The preprocessor does not know anything about keywords.  This
1150 can be useful if you wish to hide a keyword such as @code{const} from an
1151 older compiler that does not understand it.  However, the preprocessor
1152 operator @code{defined} (@pxref{Defined}) can never be defined as a
1153 macro, and C++'s named operators (@pxref{C++ Named Operators}) cannot be
1154 macros when you are compiling C++.
1155
1156 @menu
1157 * Object-like Macros::
1158 * Function-like Macros::
1159 * Macro Arguments::
1160 * Stringification::
1161 * Concatenation::
1162 * Variadic Macros::
1163 * Predefined Macros::
1164 * Undefining and Redefining Macros::
1165 * Directives Within Macro Arguments::
1166 * Macro Pitfalls::
1167 @end menu
1168
1169 @node Object-like Macros
1170 @section Object-like Macros
1171 @cindex object-like macro
1172 @cindex symbolic constants
1173 @cindex manifest constants
1174
1175 An @dfn{object-like macro} is a simple identifier which will be replaced
1176 by a code fragment.  It is called object-like because it looks like a
1177 data object in code that uses it.  They are most commonly used to give
1178 symbolic names to numeric constants.
1179
1180 @findex #define
1181 You create macros with the @samp{#define} directive.  @samp{#define} is
1182 followed by the name of the macro and then the token sequence it should
1183 be an abbreviation for, which is variously referred to as the macro's
1184 @dfn{body}, @dfn{expansion} or @dfn{replacement list}.  For example,
1185
1186 @smallexample
1187 #define BUFFER_SIZE 1024
1188 @end smallexample
1189
1190 @noindent
1191 defines a macro named @code{BUFFER_SIZE} as an abbreviation for the
1192 token @code{1024}.  If somewhere after this @samp{#define} directive
1193 there comes a C statement of the form
1194
1195 @smallexample
1196 foo = (char *) malloc (BUFFER_SIZE);
1197 @end smallexample
1198
1199 @noindent
1200 then the C preprocessor will recognize and @dfn{expand} the macro
1201 @code{BUFFER_SIZE}.  The C compiler will see the same tokens as it would
1202 if you had written
1203
1204 @smallexample
1205 foo = (char *) malloc (1024);
1206 @end smallexample
1207
1208 By convention, macro names are written in uppercase.  Programs are
1209 easier to read when it is possible to tell at a glance which names are
1210 macros.
1211
1212 The macro's body ends at the end of the @samp{#define} line.  You may
1213 continue the definition onto multiple lines, if necessary, using
1214 backslash-newline.  When the macro is expanded, however, it will all
1215 come out on one line.  For example,
1216
1217 @smallexample
1218 #define NUMBERS 1, \
1219                 2, \
1220                 3
1221 int x[] = @{ NUMBERS @};
1222      @expansion{} int x[] = @{ 1, 2, 3 @};
1223 @end smallexample
1224
1225 @noindent
1226 The most common visible consequence of this is surprising line numbers
1227 in error messages.
1228
1229 There is no restriction on what can go in a macro body provided it
1230 decomposes into valid preprocessing tokens.  Parentheses need not
1231 balance, and the body need not resemble valid C code.  (If it does not,
1232 you may get error messages from the C compiler when you use the macro.)
1233
1234 The C preprocessor scans your program sequentially.  Macro definitions
1235 take effect at the place you write them.  Therefore, the following input
1236 to the C preprocessor
1237
1238 @smallexample
1239 foo = X;
1240 #define X 4
1241 bar = X;
1242 @end smallexample
1243
1244 @noindent
1245 produces
1246
1247 @smallexample
1248 foo = X;
1249 bar = 4;
1250 @end smallexample
1251
1252 When the preprocessor expands a macro name, the macro's expansion
1253 replaces the macro invocation, then the expansion is examined for more
1254 macros to expand.  For example,
1255
1256 @smallexample
1257 @group
1258 #define TABLESIZE BUFSIZE
1259 #define BUFSIZE 1024
1260 TABLESIZE
1261      @expansion{} BUFSIZE
1262      @expansion{} 1024
1263 @end group
1264 @end smallexample
1265
1266 @noindent
1267 @code{TABLESIZE} is expanded first to produce @code{BUFSIZE}, then that
1268 macro is expanded to produce the final result, @code{1024}.
1269
1270 Notice that @code{BUFSIZE} was not defined when @code{TABLESIZE} was
1271 defined.  The @samp{#define} for @code{TABLESIZE} uses exactly the
1272 expansion you specify---in this case, @code{BUFSIZE}---and does not
1273 check to see whether it too contains macro names.  Only when you
1274 @emph{use} @code{TABLESIZE} is the result of its expansion scanned for
1275 more macro names.
1276
1277 This makes a difference if you change the definition of @code{BUFSIZE}
1278 at some point in the source file.  @code{TABLESIZE}, defined as shown,
1279 will always expand using the definition of @code{BUFSIZE} that is
1280 currently in effect:
1281
1282 @smallexample
1283 #define BUFSIZE 1020
1284 #define TABLESIZE BUFSIZE
1285 #undef BUFSIZE
1286 #define BUFSIZE 37
1287 @end smallexample
1288
1289 @noindent
1290 Now @code{TABLESIZE} expands (in two stages) to @code{37}.
1291
1292 If the expansion of a macro contains its own name, either directly or
1293 via intermediate macros, it is not expanded again when the expansion is
1294 examined for more macros.  This prevents infinite recursion.
1295 @xref{Self-Referential Macros}, for the precise details.
1296
1297 @node Function-like Macros
1298 @section Function-like Macros
1299 @cindex function-like macros
1300
1301 You can also define macros whose use looks like a function call.  These
1302 are called @dfn{function-like macros}.  To define a function-like macro,
1303 you use the same @samp{#define} directive, but you put a pair of
1304 parentheses immediately after the macro name.  For example,
1305
1306 @smallexample
1307 #define lang_init()  c_init()
1308 lang_init()
1309      @expansion{} c_init()
1310 @end smallexample
1311
1312 A function-like macro is only expanded if its name appears with a pair
1313 of parentheses after it.  If you write just the name, it is left alone.
1314 This can be useful when you have a function and a macro of the same
1315 name, and you wish to use the function sometimes.
1316
1317 @smallexample
1318 extern void foo(void);
1319 #define foo() /* @r{optimized inline version} */
1320 @dots{}
1321   foo();
1322   funcptr = foo;
1323 @end smallexample
1324
1325 Here the call to @code{foo()} will use the macro, but the function
1326 pointer will get the address of the real function.  If the macro were to
1327 be expanded, it would cause a syntax error.
1328
1329 If you put spaces between the macro name and the parentheses in the
1330 macro definition, that does not define a function-like macro, it defines
1331 an object-like macro whose expansion happens to begin with a pair of
1332 parentheses.
1333
1334 @smallexample
1335 #define lang_init ()    c_init()
1336 lang_init()
1337      @expansion{} () c_init()()
1338 @end smallexample
1339
1340 The first two pairs of parentheses in this expansion come from the
1341 macro.  The third is the pair that was originally after the macro
1342 invocation.  Since @code{lang_init} is an object-like macro, it does not
1343 consume those parentheses.
1344
1345 @node Macro Arguments
1346 @section Macro Arguments
1347 @cindex arguments
1348 @cindex macros with arguments
1349 @cindex arguments in macro definitions
1350
1351 Function-like macros can take @dfn{arguments}, just like true functions.
1352 To define a macro that uses arguments, you insert @dfn{parameters}
1353 between the pair of parentheses in the macro definition that make the
1354 macro function-like.  The parameters must be valid C identifiers,
1355 separated by commas and optionally whitespace.
1356
1357 To invoke a macro that takes arguments, you write the name of the macro
1358 followed by a list of @dfn{actual arguments} in parentheses, separated
1359 by commas.  The invocation of the macro need not be restricted to a
1360 single logical line---it can cross as many lines in the source file as
1361 you wish.  The number of arguments you give must match the number of
1362 parameters in the macro definition.  When the macro is expanded, each
1363 use of a parameter in its body is replaced by the tokens of the
1364 corresponding argument.  (You need not use all of the parameters in the
1365 macro body.)
1366
1367 As an example, here is a macro that computes the minimum of two numeric
1368 values, as it is defined in many C programs, and some uses.
1369
1370 @smallexample
1371 #define min(X, Y)  ((X) < (Y) ? (X) : (Y))
1372   x = min(a, b);          @expansion{}  x = ((a) < (b) ? (a) : (b));
1373   y = min(1, 2);          @expansion{}  y = ((1) < (2) ? (1) : (2));
1374   z = min(a + 28, *p);    @expansion{}  z = ((a + 28) < (*p) ? (a + 28) : (*p));
1375 @end smallexample
1376
1377 @noindent
1378 (In this small example you can already see several of the dangers of
1379 macro arguments.  @xref{Macro Pitfalls}, for detailed explanations.)
1380
1381 Leading and trailing whitespace in each argument is dropped, and all
1382 whitespace between the tokens of an argument is reduced to a single
1383 space.  Parentheses within each argument must balance; a comma within
1384 such parentheses does not end the argument.  However, there is no
1385 requirement for square brackets or braces to balance, and they do not
1386 prevent a comma from separating arguments.  Thus,
1387
1388 @smallexample
1389 macro (array[x = y, x + 1])
1390 @end smallexample
1391
1392 @noindent
1393 passes two arguments to @code{macro}: @code{array[x = y} and @code{x +
1394 1]}.  If you want to supply @code{array[x = y, x + 1]} as an argument,
1395 you can write it as @code{array[(x = y, x + 1)]}, which is equivalent C
1396 code.
1397
1398 All arguments to a macro are completely macro-expanded before they are
1399 substituted into the macro body.  After substitution, the complete text
1400 is scanned again for macros to expand, including the arguments.  This rule
1401 may seem strange, but it is carefully designed so you need not worry
1402 about whether any function call is actually a macro invocation.  You can
1403 run into trouble if you try to be too clever, though.  @xref{Argument
1404 Prescan}, for detailed discussion.
1405
1406 For example, @code{min (min (a, b), c)} is first expanded to
1407
1408 @smallexample
1409   min (((a) < (b) ? (a) : (b)), (c))
1410 @end smallexample
1411
1412 @noindent
1413 and then to
1414
1415 @smallexample
1416 @group
1417 ((((a) < (b) ? (a) : (b))) < (c)
1418  ? (((a) < (b) ? (a) : (b)))
1419  : (c))
1420 @end group
1421 @end smallexample
1422
1423 @noindent
1424 (Line breaks shown here for clarity would not actually be generated.)
1425
1426 @cindex empty macro arguments
1427 You can leave macro arguments empty; this is not an error to the
1428 preprocessor (but many macros will then expand to invalid code).
1429 You cannot leave out arguments entirely; if a macro takes two arguments,
1430 there must be exactly one comma at the top level of its argument list.
1431 Here are some silly examples using @code{min}:
1432
1433 @smallexample
1434 min(, b)        @expansion{} ((   ) < (b) ? (   ) : (b))
1435 min(a, )        @expansion{} ((a  ) < ( ) ? (a  ) : ( ))
1436 min(,)          @expansion{} ((   ) < ( ) ? (   ) : ( ))
1437 min((,),)       @expansion{} (((,)) < ( ) ? ((,)) : ( ))
1438
1439 min()      @error{} macro "min" requires 2 arguments, but only 1 given
1440 min(,,)    @error{} macro "min" passed 3 arguments, but takes just 2
1441 @end smallexample
1442
1443 Whitespace is not a preprocessing token, so if a macro @code{foo} takes
1444 one argument, @code{@w{foo ()}} and @code{@w{foo ( )}} both supply it an
1445 empty argument.  Previous GNU preprocessor implementations and
1446 documentation were incorrect on this point, insisting that a
1447 function-like macro that takes a single argument be passed a space if an
1448 empty argument was required.
1449
1450 Macro parameters appearing inside string literals are not replaced by
1451 their corresponding actual arguments.
1452
1453 @smallexample
1454 #define foo(x) x, "x"
1455 foo(bar)        @expansion{} bar, "x"
1456 @end smallexample
1457
1458 @node Stringification
1459 @section Stringification
1460 @cindex stringification
1461 @cindex @samp{#} operator
1462
1463 Sometimes you may want to convert a macro argument into a string
1464 constant.  Parameters are not replaced inside string constants, but you
1465 can use the @samp{#} preprocessing operator instead.  When a macro
1466 parameter is used with a leading @samp{#}, the preprocessor replaces it
1467 with the literal text of the actual argument, converted to a string
1468 constant.  Unlike normal parameter replacement, the argument is not
1469 macro-expanded first.  This is called @dfn{stringification}.
1470
1471 There is no way to combine an argument with surrounding text and
1472 stringify it all together.  Instead, you can write a series of adjacent
1473 string constants and stringified arguments.  The preprocessor will
1474 replace the stringified arguments with string constants.  The C
1475 compiler will then combine all the adjacent string constants into one
1476 long string.
1477
1478 Here is an example of a macro definition that uses stringification:
1479
1480 @smallexample
1481 @group
1482 #define WARN_IF(EXP) \
1483 do @{ if (EXP) \
1484         fprintf (stderr, "Warning: " #EXP "\n"); @} \
1485 while (0)
1486 WARN_IF (x == 0);
1487      @expansion{} do @{ if (x == 0)
1488            fprintf (stderr, "Warning: " "x == 0" "\n"); @} while (0);
1489 @end group
1490 @end smallexample
1491
1492 @noindent
1493 The argument for @code{EXP} is substituted once, as-is, into the
1494 @code{if} statement, and once, stringified, into the argument to
1495 @code{fprintf}.  If @code{x} were a macro, it would be expanded in the
1496 @code{if} statement, but not in the string.
1497
1498 The @code{do} and @code{while (0)} are a kludge to make it possible to
1499 write @code{WARN_IF (@var{arg});}, which the resemblance of
1500 @code{WARN_IF} to a function would make C programmers want to do; see
1501 @ref{Swallowing the Semicolon}.
1502
1503 Stringification in C involves more than putting double-quote characters
1504 around the fragment.  The preprocessor backslash-escapes the quotes
1505 surrounding embedded string constants, and all backslashes within string and
1506 character constants, in order to get a valid C string constant with the
1507 proper contents.  Thus, stringifying @code{@w{p = "foo\n";}} results in
1508 @t{@w{"p = \"foo\\n\";"}}.  However, backslashes that are not inside string
1509 or character constants are not duplicated: @samp{\n} by itself
1510 stringifies to @t{"\n"}.
1511
1512 All leading and trailing whitespace in text being stringified is
1513 ignored.  Any sequence of whitespace in the middle of the text is
1514 converted to a single space in the stringified result.  Comments are
1515 replaced by whitespace long before stringification happens, so they
1516 never appear in stringified text.
1517
1518 There is no way to convert a macro argument into a character constant.
1519
1520 If you want to stringify the result of expansion of a macro argument,
1521 you have to use two levels of macros.
1522
1523 @smallexample
1524 #define xstr(s) str(s)
1525 #define str(s) #s
1526 #define foo 4
1527 str (foo)
1528      @expansion{} "foo"
1529 xstr (foo)
1530      @expansion{} xstr (4)
1531      @expansion{} str (4)
1532      @expansion{} "4"
1533 @end smallexample
1534
1535 @code{s} is stringified when it is used in @code{str}, so it is not
1536 macro-expanded first.  But @code{s} is an ordinary argument to
1537 @code{xstr}, so it is completely macro-expanded before @code{xstr}
1538 itself is expanded (@pxref{Argument Prescan}).  Therefore, by the time
1539 @code{str} gets to its argument, it has already been macro-expanded.
1540
1541 @node Concatenation
1542 @section Concatenation
1543 @cindex concatenation
1544 @cindex token pasting
1545 @cindex token concatenation
1546 @cindex @samp{##} operator
1547
1548 It is often useful to merge two tokens into one while expanding macros.
1549 This is called @dfn{token pasting} or @dfn{token concatenation}.  The
1550 @samp{##} preprocessing operator performs token pasting.  When a macro
1551 is expanded, the two tokens on either side of each @samp{##} operator
1552 are combined into a single token, which then replaces the @samp{##} and
1553 the two original tokens in the macro expansion.  Usually both will be
1554 identifiers, or one will be an identifier and the other a preprocessing
1555 number.  When pasted, they make a longer identifier.  This isn't the
1556 only valid case.  It is also possible to concatenate two numbers (or a
1557 number and a name, such as @code{1.5} and @code{e3}) into a number.
1558 Also, multi-character operators such as @code{+=} can be formed by
1559 token pasting.
1560
1561 However, two tokens that don't together form a valid token cannot be
1562 pasted together.  For example, you cannot concatenate @code{x} with
1563 @code{+} in either order.  If you try, the preprocessor issues a warning
1564 and emits the two tokens.  Whether it puts white space between the
1565 tokens is undefined.  It is common to find unnecessary uses of @samp{##}
1566 in complex macros.  If you get this warning, it is likely that you can
1567 simply remove the @samp{##}.
1568
1569 Both the tokens combined by @samp{##} could come from the macro body,
1570 but you could just as well write them as one token in the first place.
1571 Token pasting is most useful when one or both of the tokens comes from a
1572 macro argument.  If either of the tokens next to an @samp{##} is a
1573 parameter name, it is replaced by its actual argument before @samp{##}
1574 executes.  As with stringification, the actual argument is not
1575 macro-expanded first.  If the argument is empty, that @samp{##} has no
1576 effect.
1577
1578 Keep in mind that the C preprocessor converts comments to whitespace
1579 before macros are even considered.  Therefore, you cannot create a
1580 comment by concatenating @samp{/} and @samp{*}.  You can put as much
1581 whitespace between @samp{##} and its operands as you like, including
1582 comments, and you can put comments in arguments that will be
1583 concatenated.  However, it is an error if @samp{##} appears at either
1584 end of a macro body.
1585
1586 Consider a C program that interprets named commands.  There probably
1587 needs to be a table of commands, perhaps an array of structures declared
1588 as follows:
1589
1590 @smallexample
1591 @group
1592 struct command
1593 @{
1594   char *name;
1595   void (*function) (void);
1596 @};
1597 @end group
1598
1599 @group
1600 struct command commands[] =
1601 @{
1602   @{ "quit", quit_command @},
1603   @{ "help", help_command @},
1604   @dots{}
1605 @};
1606 @end group
1607 @end smallexample
1608
1609 It would be cleaner not to have to give each command name twice, once in
1610 the string constant and once in the function name.  A macro which takes the
1611 name of a command as an argument can make this unnecessary.  The string
1612 constant can be created with stringification, and the function name by
1613 concatenating the argument with @samp{_command}.  Here is how it is done:
1614
1615 @smallexample
1616 #define COMMAND(NAME)  @{ #NAME, NAME ## _command @}
1617
1618 struct command commands[] =
1619 @{
1620   COMMAND (quit),
1621   COMMAND (help),
1622   @dots{}
1623 @};
1624 @end smallexample
1625
1626 @node Variadic Macros
1627 @section Variadic Macros
1628 @cindex variable number of arguments
1629 @cindex macros with variable arguments
1630 @cindex variadic macros
1631
1632 A macro can be declared to accept a variable number of arguments much as
1633 a function can.  The syntax for defining the macro is similar to that of
1634 a function.  Here is an example:
1635
1636 @smallexample
1637 #define eprintf(@dots{}) fprintf (stderr, __VA_ARGS__)
1638 @end smallexample
1639
1640 This kind of macro is called @dfn{variadic}.  When the macro is invoked,
1641 all the tokens in its argument list after the last named argument (this
1642 macro has none), including any commas, become the @dfn{variable
1643 argument}.  This sequence of tokens replaces the identifier
1644 @code{@w{__VA_ARGS__}} in the macro body wherever it appears.  Thus, we
1645 have this expansion:
1646
1647 @smallexample
1648 eprintf ("%s:%d: ", input_file, lineno)
1649      @expansion{}  fprintf (stderr, "%s:%d: ", input_file, lineno)
1650 @end smallexample
1651
1652 The variable argument is completely macro-expanded before it is inserted
1653 into the macro expansion, just like an ordinary argument.  You may use
1654 the @samp{#} and @samp{##} operators to stringify the variable argument
1655 or to paste its leading or trailing token with another token.  (But see
1656 below for an important special case for @samp{##}.)
1657
1658 If your macro is complicated, you may want a more descriptive name for
1659 the variable argument than @code{@w{__VA_ARGS__}}.  CPP permits
1660 this, as an extension.  You may write an argument name immediately
1661 before the @samp{@dots{}}; that name is used for the variable argument.
1662 The @code{eprintf} macro above could be written
1663
1664 @smallexample
1665 #define eprintf(args@dots{}) fprintf (stderr, args)
1666 @end smallexample
1667
1668 @noindent
1669 using this extension.  You cannot use @code{@w{__VA_ARGS__}} and this
1670 extension in the same macro.
1671
1672 You can have named arguments as well as variable arguments in a variadic
1673 macro.  We could define @code{eprintf} like this, instead:
1674
1675 @smallexample
1676 #define eprintf(format, @dots{}) fprintf (stderr, format, __VA_ARGS__)
1677 @end smallexample
1678
1679 @noindent
1680 This formulation looks more descriptive, but unfortunately it is less
1681 flexible: you must now supply at least one argument after the format
1682 string.  In standard C, you cannot omit the comma separating the named
1683 argument from the variable arguments.  Furthermore, if you leave the
1684 variable argument empty, you will get a syntax error, because
1685 there will be an extra comma after the format string.
1686
1687 @smallexample
1688 eprintf("success!\n", );
1689      @expansion{} fprintf(stderr, "success!\n", );
1690 @end smallexample
1691
1692 GNU CPP has a pair of extensions which deal with this problem.  First,
1693 you are allowed to leave the variable argument out entirely:
1694
1695 @smallexample
1696 eprintf ("success!\n")
1697      @expansion{} fprintf(stderr, "success!\n", );
1698 @end smallexample
1699
1700 @noindent
1701 Second, the @samp{##} token paste operator has a special meaning when
1702 placed between a comma and a variable argument.  If you write
1703
1704 @smallexample
1705 #define eprintf(format, @dots{}) fprintf (stderr, format, ##__VA_ARGS__)
1706 @end smallexample
1707
1708 @noindent
1709 and the variable argument is left out when the @code{eprintf} macro is
1710 used, then the comma before the @samp{##} will be deleted.  This does
1711 @emph{not} happen if you pass an empty argument, nor does it happen if
1712 the token preceding @samp{##} is anything other than a comma.
1713
1714 @smallexample
1715 eprintf ("success!\n")
1716      @expansion{} fprintf(stderr, "success!\n");
1717 @end smallexample
1718
1719 @noindent
1720 The above explanation is ambiguous about the case where the only macro
1721 parameter is a variable arguments parameter, as it is meaningless to
1722 try to distinguish whether no argument at all is an empty argument or
1723 a missing argument.  In this case the C99 standard is clear that the
1724 comma must remain, however the existing GCC extension used to swallow
1725 the comma.  So CPP retains the comma when conforming to a specific C
1726 standard, and drops it otherwise.
1727
1728 C99 mandates that the only place the identifier @code{@w{__VA_ARGS__}}
1729 can appear is in the replacement list of a variadic macro.  It may not
1730 be used as a macro name, macro argument name, or within a different type
1731 of macro.  It may also be forbidden in open text; the standard is
1732 ambiguous.  We recommend you avoid using it except for its defined
1733 purpose.
1734
1735 Variadic macros are a new feature in C99.  GNU CPP has supported them
1736 for a long time, but only with a named variable argument
1737 (@samp{args@dots{}}, not @samp{@dots{}} and @code{@w{__VA_ARGS__}}).  If you are
1738 concerned with portability to previous versions of GCC, you should use
1739 only named variable arguments.  On the other hand, if you are concerned
1740 with portability to other conforming implementations of C99, you should
1741 use only @code{@w{__VA_ARGS__}}.
1742
1743 Previous versions of CPP implemented the comma-deletion extension
1744 much more generally.  We have restricted it in this release to minimize
1745 the differences from C99.  To get the same effect with both this and
1746 previous versions of GCC, the token preceding the special @samp{##} must
1747 be a comma, and there must be white space between that comma and
1748 whatever comes immediately before it:
1749
1750 @smallexample
1751 #define eprintf(format, args@dots{}) fprintf (stderr, format , ##args)
1752 @end smallexample
1753
1754 @noindent
1755 @xref{Differences from previous versions}, for the gory details.
1756
1757 @node Predefined Macros
1758 @section Predefined Macros
1759
1760 @cindex predefined macros
1761 Several object-like macros are predefined; you use them without
1762 supplying their definitions.  They fall into three classes: standard,
1763 common, and system-specific.
1764
1765 In C++, there is a fourth category, the named operators.  They act like
1766 predefined macros, but you cannot undefine them.
1767
1768 @menu
1769 * Standard Predefined Macros::
1770 * Common Predefined Macros::
1771 * System-specific Predefined Macros::
1772 * C++ Named Operators::
1773 @end menu
1774
1775 @node Standard Predefined Macros
1776 @subsection Standard Predefined Macros
1777 @cindex standard predefined macros.
1778
1779 The standard predefined macros are specified by the relevant
1780 language standards, so they are available with all compilers that
1781 implement those standards.  Older compilers may not provide all of
1782 them.  Their names all start with double underscores.
1783
1784 @table @code
1785 @item __FILE__
1786 This macro expands to the name of the current input file, in the form of
1787 a C string constant.  This is the path by which the preprocessor opened
1788 the file, not the short name specified in @samp{#include} or as the
1789 input file name argument.  For example,
1790 @code{"/usr/local/include/myheader.h"} is a possible expansion of this
1791 macro.
1792
1793 @item __LINE__
1794 This macro expands to the current input line number, in the form of a
1795 decimal integer constant.  While we call it a predefined macro, it's
1796 a pretty strange macro, since its ``definition'' changes with each
1797 new line of source code.
1798 @end table
1799
1800 @code{__FILE__} and @code{__LINE__} are useful in generating an error
1801 message to report an inconsistency detected by the program; the message
1802 can state the source line at which the inconsistency was detected.  For
1803 example,
1804
1805 @smallexample
1806 fprintf (stderr, "Internal error: "
1807                  "negative string length "
1808                  "%d at %s, line %d.",
1809          length, __FILE__, __LINE__);
1810 @end smallexample
1811
1812 An @samp{#include} directive changes the expansions of @code{__FILE__}
1813 and @code{__LINE__} to correspond to the included file.  At the end of
1814 that file, when processing resumes on the input file that contained
1815 the @samp{#include} directive, the expansions of @code{__FILE__} and
1816 @code{__LINE__} revert to the values they had before the
1817 @samp{#include} (but @code{__LINE__} is then incremented by one as
1818 processing moves to the line after the @samp{#include}).
1819
1820 A @samp{#line} directive changes @code{__LINE__}, and may change
1821 @code{__FILE__} as well.  @xref{Line Control}.
1822
1823 C99 introduces @code{__func__}, and GCC has provided @code{__FUNCTION__}
1824 for a long time.  Both of these are strings containing the name of the
1825 current function (there are slight semantic differences; see the GCC
1826 manual).  Neither of them is a macro; the preprocessor does not know the
1827 name of the current function.  They tend to be useful in conjunction
1828 with @code{__FILE__} and @code{__LINE__}, though.
1829
1830 @table @code
1831
1832 @item __DATE__
1833 This macro expands to a string constant that describes the date on which
1834 the preprocessor is being run.  The string constant contains eleven
1835 characters and looks like @code{@w{"Feb 12 1996"}}.  If the day of the
1836 month is less than 10, it is padded with a space on the left.
1837
1838 If GCC cannot determine the current date, it will emit a warning message
1839 (once per compilation) and @code{__DATE__} will expand to
1840 @code{@w{"??? ?? ????"}}.
1841
1842 @item __TIME__
1843 This macro expands to a string constant that describes the time at
1844 which the preprocessor is being run.  The string constant contains
1845 eight characters and looks like @code{"23:59:01"}.
1846
1847 If GCC cannot determine the current time, it will emit a warning message
1848 (once per compilation) and @code{__TIME__} will expand to
1849 @code{"??:??:??"}.
1850
1851 @item __STDC__
1852 In normal operation, this macro expands to the constant 1, to signify
1853 that this compiler conforms to ISO Standard C@.  If GNU CPP is used with
1854 a compiler other than GCC, this is not necessarily true; however, the
1855 preprocessor always conforms to the standard unless the
1856 @option{-traditional-cpp} option is used.
1857
1858 This macro is not defined if the @option{-traditional-cpp} option is used.
1859
1860 On some hosts, the system compiler uses a different convention, where
1861 @code{__STDC__} is normally 0, but is 1 if the user specifies strict
1862 conformance to the C Standard.  CPP follows the host convention when
1863 processing system header files, but when processing user files
1864 @code{__STDC__} is always 1.  This has been reported to cause problems;
1865 for instance, some versions of Solaris provide X Windows headers that
1866 expect @code{__STDC__} to be either undefined or 1.  @xref{Invocation}.
1867
1868 @item __STDC_VERSION__
1869 This macro expands to the C Standard's version number, a long integer
1870 constant of the form @code{@var{yyyy}@var{mm}L} where @var{yyyy} and
1871 @var{mm} are the year and month of the Standard version.  This signifies
1872 which version of the C Standard the compiler conforms to.  Like
1873 @code{__STDC__}, this is not necessarily accurate for the entire
1874 implementation, unless GNU CPP is being used with GCC@.
1875
1876 The value @code{199409L} signifies the 1989 C standard as amended in
1877 1994, which is the current default; the value @code{199901L} signifies
1878 the 1999 revision of the C standard.  Support for the 1999 revision is
1879 not yet complete.
1880
1881 This macro is not defined if the @option{-traditional-cpp} option is
1882 used, nor when compiling C++ or Objective-C@.
1883
1884 @item __STDC_HOSTED__
1885 This macro is defined, with value 1, if the compiler's target is a
1886 @dfn{hosted environment}.  A hosted environment has the complete
1887 facilities of the standard C library available.
1888
1889 @item __cplusplus
1890 This macro is defined when the C++ compiler is in use.  You can use
1891 @code{__cplusplus} to test whether a header is compiled by a C compiler
1892 or a C++ compiler.  This macro is similar to @code{__STDC_VERSION__}, in
1893 that it expands to a version number.  A fully conforming implementation
1894 of the 1998 C++ standard will define this macro to @code{199711L}.  The
1895 GNU C++ compiler is not yet fully conforming, so it uses @code{1}
1896 instead.  It is hoped to complete the implementation of standard C++
1897 in the near future.
1898
1899 @item __OBJC__
1900 This macro is defined, with value 1, when the Objective-C compiler is in
1901 use.  You can use @code{__OBJC__} to test whether a header is compiled
1902 by a C compiler or a Objective-C compiler.
1903
1904 @item __ASSEMBLER__
1905 This macro is defined with value 1 when preprocessing assembly
1906 language.
1907
1908 @end table
1909
1910 @node Common Predefined Macros
1911 @subsection Common Predefined Macros
1912 @cindex common predefined macros
1913
1914 The common predefined macros are GNU C extensions.  They are available
1915 with the same meanings regardless of the machine or operating system on
1916 which you are using GNU C@.  Their names all start with double
1917 underscores.
1918
1919 @table @code
1920
1921 @item __GNUC__
1922 @itemx __GNUC_MINOR__
1923 @itemx __GNUC_PATCHLEVEL__
1924 These macros are defined by all GNU compilers that use the C
1925 preprocessor: C, C++, and Objective-C@.  Their values are the major
1926 version, minor version, and patch level of the compiler, as integer
1927 constants.  For example, GCC 3.2.1 will define @code{__GNUC__} to 3,
1928 @code{__GNUC_MINOR__} to 2, and @code{__GNUC_PATCHLEVEL__} to 1.  These
1929 macros are also defined if you invoke the preprocessor directly.
1930
1931 @code{__GNUC_PATCHLEVEL__} is new to GCC 3.0; it is also present in the
1932 widely-used development snapshots leading up to 3.0 (which identify
1933 themselves as GCC 2.96 or 2.97, depending on which snapshot you have).
1934
1935 If all you need to know is whether or not your program is being compiled
1936 by GCC, or a non-GCC compiler that claims to accept the GNU C dialects,
1937 you can simply test @code{__GNUC__}.  If you need to write code
1938 which depends on a specific version, you must be more careful.  Each
1939 time the minor version is increased, the patch level is reset to zero;
1940 each time the major version is increased (which happens rarely), the
1941 minor version and patch level are reset.  If you wish to use the
1942 predefined macros directly in the conditional, you will need to write it
1943 like this:
1944
1945 @smallexample
1946 /* @r{Test for GCC > 3.2.0} */
1947 #if __GNUC__ > 3 || \
1948     (__GNUC__ == 3 && (__GNUC_MINOR__ > 2 || \
1949                        (__GNUC_MINOR__ == 2 && \
1950                         __GNUC_PATCHLEVEL__ > 0))
1951 @end smallexample
1952
1953 @noindent
1954 Another approach is to use the predefined macros to
1955 calculate a single number, then compare that against a threshold:
1956
1957 @smallexample
1958 #define GCC_VERSION (__GNUC__ * 10000 \
1959                      + __GNUC_MINOR__ * 100 \
1960                      + __GNUC_PATCHLEVEL__)
1961 @dots{}
1962 /* @r{Test for GCC > 3.2.0} */
1963 #if GCC_VERSION > 30200
1964 @end smallexample
1965
1966 @noindent
1967 Many people find this form easier to understand.
1968
1969 @item __GNUG__
1970 The GNU C++ compiler defines this.  Testing it is equivalent to
1971 testing @code{@w{(__GNUC__ && __cplusplus)}}.
1972
1973 @item __STRICT_ANSI__
1974 GCC defines this macro if and only if the @option{-ansi} switch, or a
1975 @option{-std} switch specifying strict conformance to some version of ISO C,
1976 was specified when GCC was invoked.  It is defined to @samp{1}.
1977 This macro exists primarily to direct GNU libc's header files to
1978 restrict their definitions to the minimal set found in the 1989 C
1979 standard.
1980
1981 @item __BASE_FILE__
1982 This macro expands to the name of the main input file, in the form
1983 of a C string constant.  This is the source file that was specified
1984 on the command line of the preprocessor or C compiler.
1985
1986 @item __INCLUDE_LEVEL__
1987 This macro expands to a decimal integer constant that represents the
1988 depth of nesting in include files.  The value of this macro is
1989 incremented on every @samp{#include} directive and decremented at the
1990 end of every included file.  It starts out at 0, it's value within the
1991 base file specified on the command line.
1992
1993 @item __ELF__
1994 This macro is defined if the target uses the ELF object format.
1995
1996 @item __VERSION__
1997 This macro expands to a string constant which describes the version of
1998 the compiler in use.  You should not rely on its contents having any
1999 particular form, but it can be counted on to contain at least the
2000 release number.
2001
2002 @item __OPTIMIZE__
2003 @itemx __OPTIMIZE_SIZE__
2004 @itemx __NO_INLINE__
2005 These macros describe the compilation mode.  @code{__OPTIMIZE__} is
2006 defined in all optimizing compilations.  @code{__OPTIMIZE_SIZE__} is
2007 defined if the compiler is optimizing for size, not speed.
2008 @code{__NO_INLINE__} is defined if no functions will be inlined into
2009 their callers (when not optimizing, or when inlining has been
2010 specifically disabled by @option{-fno-inline}).
2011
2012 These macros cause certain GNU header files to provide optimized
2013 definitions, using macros or inline functions, of system library
2014 functions.  You should not use these macros in any way unless you make
2015 sure that programs will execute with the same effect whether or not they
2016 are defined.  If they are defined, their value is 1.
2017
2018 @item __CHAR_UNSIGNED__
2019 GCC defines this macro if and only if the data type @code{char} is
2020 unsigned on the target machine.  It exists to cause the standard header
2021 file @file{limits.h} to work correctly.  You should not use this macro
2022 yourself; instead, refer to the standard macros defined in @file{limits.h}.
2023
2024 @item __WCHAR_UNSIGNED__
2025 Like @code{__CHAR_UNSIGNED__}, this macro is defined if and only if the
2026 data type @code{wchar_t} is unsigned and the front-end is in C++ mode.
2027
2028 @item __REGISTER_PREFIX__
2029 This macro expands to a single token (not a string constant) which is
2030 the prefix applied to CPU register names in assembly language for this
2031 target.  You can use it to write assembly that is usable in multiple
2032 environments.  For example, in the @code{m68k-aout} environment it
2033 expands to nothing, but in the @code{m68k-coff} environment it expands
2034 to a single @samp{%}.
2035
2036 @item __USER_LABEL_PREFIX__
2037 This macro expands to a single token which is the prefix applied to
2038 user labels (symbols visible to C code) in assembly.  For example, in
2039 the @code{m68k-aout} environment it expands to an @samp{_}, but in the
2040 @code{m68k-coff} environment it expands to nothing.
2041
2042 This macro will have the correct definition even if
2043 @option{-f(no-)underscores} is in use, but it will not be correct if
2044 target-specific options that adjust this prefix are used (e.g.@: the
2045 OSF/rose @option{-mno-underscores} option).
2046
2047 @item __SIZE_TYPE__
2048 @itemx __PTRDIFF_TYPE__
2049 @itemx __WCHAR_TYPE__
2050 @itemx __WINT_TYPE__
2051 @itemx __INTMAX_TYPE__
2052 @itemx __UINTMAX_TYPE__
2053 These macros are defined to the correct underlying types for the
2054 @code{size_t}, @code{ptrdiff_t}, @code{wchar_t}, @code{wint_t},
2055 @code{intmax_t}, and @code{uintmax_t}
2056 typedefs, respectively.  They exist to make the standard header files
2057 @file{stddef.h} and @file{wchar.h} work correctly.  You should not use
2058 these macros directly; instead, include the appropriate headers and use
2059 the typedefs.
2060
2061 @item __CHAR_BIT__
2062 Defined to the number of bits used in the representation of the
2063 @code{char} data type.  It exists to make the standard header given
2064 numerical limits work correctly.  You should not use
2065 this macro directly; instead, include the appropriate headers.
2066
2067 @item __SCHAR_MAX__
2068 @itemx __WCHAR_MAX__
2069 @itemx __SHRT_MAX__
2070 @itemx __INT_MAX__
2071 @itemx __LONG_MAX__
2072 @itemx __LONG_LONG_MAX__
2073 @itemx __INTMAX_MAX__
2074 Defined to the maximum value of the @code{signed char}, @code{wchar_t},
2075 @code{signed short},
2076 @code{signed int}, @code{signed long}, @code{signed long long}, and
2077 @code{intmax_t} types
2078 respectively.  They exist to make the standard header given numerical limits
2079 work correctly.  You should not use these macros directly; instead, include
2080 the appropriate headers.
2081
2082 @item __DEPRECATED
2083 This macro is defined, with value 1, when compiling a C++ source file
2084 with warnings about deprecated constructs enabled.  These warnings are
2085 enabled by default, but can be disabled with @option{-Wno-deprecated}.
2086
2087 @item __EXCEPTIONS
2088 This macro is defined, with value 1, when compiling a C++ source file
2089 with exceptions enabled.  If @option{-fno-exceptions} was used when
2090 compiling the file, then this macro will not be defined.
2091
2092 @item __USING_SJLJ_EXCEPTIONS__
2093 This macro is defined, with value 1, if the compiler uses the old
2094 mechanism based on @code{setjmp} and @code{longjmp} for exception
2095 handling.
2096
2097 @item __GXX_WEAK__
2098 This macro is defined when compiling a C++ source file.  It has the
2099 value 1 if the compiler will use weak symbols, COMDAT sections, or
2100 other similar techniques to collapse symbols with ``vague linkage''
2101 that are defined in multiple translation units.  If the compiler will
2102 not collapse such symbols, this macro is defined with value 0.  In
2103 general, user code should not need to make use of this macro; the
2104 purpose of this macro is to ease implementation of the C++ runtime
2105 library provided with G++.
2106
2107 @item __NEXT_RUNTIME__
2108 This macro is defined, with value 1, if (and only if) the NeXT runtime
2109 (as in @option{-fnext-runtime}) is in use for Objective-C@.  If the GNU
2110 runtime is used, this macro is not defined, so that you can use this
2111 macro to determine which runtime (NeXT or GNU) is being used.
2112
2113 @item __LP64__
2114 @itemx _LP64
2115 These macros are defined, with value 1, if (and only if) the compilation
2116 is for a target where @code{long int} and pointer both use 64-bits and
2117 @code{int} uses 32-bit.
2118
2119 @item __SSP__
2120 This macro is defined, with value 1, when @option{-fstack-protector} is in
2121 use.
2122
2123 @item __SSP_ALL__
2124 This macro is defined, with value 2, when @option{-fstack-protector-all} is
2125 in use.
2126
2127 @item __TIMESTAMP__
2128 This macro expands to a string constant that describes the date and time
2129 of the last modification of the current source file. The string constant
2130 contains abbreviated day of the week, month, day of the month, time in
2131 hh:mm:ss form, year and looks like @code{@w{"Sun Sep 16 01:03:52 1973"}}.
2132 If the day of the month is less than 10, it is padded with a space on the left.
2133
2134 If GCC cannot determine the current date, it will emit a warning message
2135 (once per compilation) and @code{__TIMESTAMP__} will expand to
2136 @code{@w{"??? ??? ?? ??:??:?? ????"}}.
2137
2138 @end table
2139
2140 @node System-specific Predefined Macros
2141 @subsection System-specific Predefined Macros
2142
2143 @cindex system-specific predefined macros
2144 @cindex predefined macros, system-specific
2145 @cindex reserved namespace
2146
2147 The C preprocessor normally predefines several macros that indicate what
2148 type of system and machine is in use.  They are obviously different on
2149 each target supported by GCC@.  This manual, being for all systems and
2150 machines, cannot tell you what their names are, but you can use
2151 @command{cpp -dM} to see them all.  @xref{Invocation}.  All system-specific
2152 predefined macros expand to the constant 1, so you can test them with
2153 either @samp{#ifdef} or @samp{#if}.
2154
2155 The C standard requires that all system-specific macros be part of the
2156 @dfn{reserved namespace}.  All names which begin with two underscores,
2157 or an underscore and a capital letter, are reserved for the compiler and
2158 library to use as they wish.  However, historically system-specific
2159 macros have had names with no special prefix; for instance, it is common
2160 to find @code{unix} defined on Unix systems.  For all such macros, GCC
2161 provides a parallel macro with two underscores added at the beginning
2162 and the end.  If @code{unix} is defined, @code{__unix__} will be defined
2163 too.  There will never be more than two underscores; the parallel of
2164 @code{_mips} is @code{__mips__}.
2165
2166 When the @option{-ansi} option, or any @option{-std} option that
2167 requests strict conformance, is given to the compiler, all the
2168 system-specific predefined macros outside the reserved namespace are
2169 suppressed.  The parallel macros, inside the reserved namespace, remain
2170 defined.
2171
2172 We are slowly phasing out all predefined macros which are outside the
2173 reserved namespace.  You should never use them in new programs, and we
2174 encourage you to correct older code to use the parallel macros whenever
2175 you find it.  We don't recommend you use the system-specific macros that
2176 are in the reserved namespace, either.  It is better in the long run to
2177 check specifically for features you need, using a tool such as
2178 @command{autoconf}.
2179
2180 @node C++ Named Operators
2181 @subsection C++ Named Operators
2182 @cindex named operators
2183 @cindex C++ named operators
2184 @cindex iso646.h
2185
2186 In C++, there are eleven keywords which are simply alternate spellings
2187 of operators normally written with punctuation.  These keywords are
2188 treated as such even in the preprocessor.  They function as operators in
2189 @samp{#if}, and they cannot be defined as macros or poisoned.  In C, you
2190 can request that those keywords take their C++ meaning by including
2191 @file{iso646.h}.  That header defines each one as a normal object-like
2192 macro expanding to the appropriate punctuator.
2193
2194 These are the named operators and their corresponding punctuators:
2195
2196 @multitable {Named Operator} {Punctuator}
2197 @item Named Operator @tab Punctuator
2198 @item @code{and}    @tab @code{&&}
2199 @item @code{and_eq} @tab @code{&=}
2200 @item @code{bitand} @tab @code{&}
2201 @item @code{bitor}  @tab @code{|}
2202 @item @code{compl}  @tab @code{~}
2203 @item @code{not}    @tab @code{!}
2204 @item @code{not_eq} @tab @code{!=}
2205 @item @code{or}     @tab @code{||}
2206 @item @code{or_eq}  @tab @code{|=}
2207 @item @code{xor}    @tab @code{^}
2208 @item @code{xor_eq} @tab @code{^=}
2209 @end multitable
2210
2211 @node Undefining and Redefining Macros
2212 @section Undefining and Redefining Macros
2213 @cindex undefining macros
2214 @cindex redefining macros
2215 @findex #undef
2216
2217 If a macro ceases to be useful, it may be @dfn{undefined} with the
2218 @samp{#undef} directive.  @samp{#undef} takes a single argument, the
2219 name of the macro to undefine.  You use the bare macro name, even if the
2220 macro is function-like.  It is an error if anything appears on the line
2221 after the macro name.  @samp{#undef} has no effect if the name is not a
2222 macro.
2223
2224 @smallexample
2225 #define FOO 4
2226 x = FOO;        @expansion{} x = 4;
2227 #undef FOO
2228 x = FOO;        @expansion{} x = FOO;
2229 @end smallexample
2230
2231 Once a macro has been undefined, that identifier may be @dfn{redefined}
2232 as a macro by a subsequent @samp{#define} directive.  The new definition
2233 need not have any resemblance to the old definition.
2234
2235 However, if an identifier which is currently a macro is redefined, then
2236 the new definition must be @dfn{effectively the same} as the old one.
2237 Two macro definitions are effectively the same if:
2238 @itemize @bullet
2239 @item Both are the same type of macro (object- or function-like).
2240 @item All the tokens of the replacement list are the same.
2241 @item If there are any parameters, they are the same.
2242 @item Whitespace appears in the same places in both.  It need not be
2243 exactly the same amount of whitespace, though.  Remember that comments
2244 count as whitespace.
2245 @end itemize
2246
2247 @noindent
2248 These definitions are effectively the same:
2249 @smallexample
2250 #define FOUR (2 + 2)
2251 #define FOUR         (2    +    2)
2252 #define FOUR (2 /* @r{two} */ + 2)
2253 @end smallexample
2254 @noindent
2255 but these are not:
2256 @smallexample
2257 #define FOUR (2 + 2)
2258 #define FOUR ( 2+2 )
2259 #define FOUR (2 * 2)
2260 #define FOUR(score,and,seven,years,ago) (2 + 2)
2261 @end smallexample
2262
2263 If a macro is redefined with a definition that is not effectively the
2264 same as the old one, the preprocessor issues a warning and changes the
2265 macro to use the new definition.  If the new definition is effectively
2266 the same, the redefinition is silently ignored.  This allows, for
2267 instance, two different headers to define a common macro.  The
2268 preprocessor will only complain if the definitions do not match.
2269
2270 @node Directives Within Macro Arguments
2271 @section Directives Within Macro Arguments
2272 @cindex macro arguments and directives
2273
2274 Occasionally it is convenient to use preprocessor directives within
2275 the arguments of a macro.  The C and C++ standards declare that
2276 behavior in these cases is undefined.
2277
2278 Versions of CPP prior to 3.2 would reject such constructs with an
2279 error message.  This was the only syntactic difference between normal
2280 functions and function-like macros, so it seemed attractive to remove
2281 this limitation, and people would often be surprised that they could
2282 not use macros in this way.  Moreover, sometimes people would use
2283 conditional compilation in the argument list to a normal library
2284 function like @samp{printf}, only to find that after a library upgrade
2285 @samp{printf} had changed to be a function-like macro, and their code
2286 would no longer compile.  So from version 3.2 we changed CPP to
2287 successfully process arbitrary directives within macro arguments in
2288 exactly the same way as it would have processed the directive were the
2289 function-like macro invocation not present.
2290
2291 If, within a macro invocation, that macro is redefined, then the new
2292 definition takes effect in time for argument pre-expansion, but the
2293 original definition is still used for argument replacement.  Here is a
2294 pathological example:
2295
2296 @smallexample
2297 #define f(x) x x
2298 f (1
2299 #undef f
2300 #define f 2
2301 f)
2302 @end smallexample
2303
2304 @noindent
2305 which expands to
2306
2307 @smallexample
2308 1 2 1 2
2309 @end smallexample
2310
2311 @noindent
2312 with the semantics described above.
2313
2314 @node Macro Pitfalls
2315 @section Macro Pitfalls
2316 @cindex problems with macros
2317 @cindex pitfalls of macros
2318
2319 In this section we describe some special rules that apply to macros and
2320 macro expansion, and point out certain cases in which the rules have
2321 counter-intuitive consequences that you must watch out for.
2322
2323 @menu
2324 * Misnesting::
2325 * Operator Precedence Problems::
2326 * Swallowing the Semicolon::
2327 * Duplication of Side Effects::
2328 * Self-Referential Macros::
2329 * Argument Prescan::
2330 * Newlines in Arguments::
2331 @end menu
2332
2333 @node Misnesting
2334 @subsection Misnesting
2335
2336 When a macro is called with arguments, the arguments are substituted
2337 into the macro body and the result is checked, together with the rest of
2338 the input file, for more macro calls.  It is possible to piece together
2339 a macro call coming partially from the macro body and partially from the
2340 arguments.  For example,
2341
2342 @smallexample
2343 #define twice(x) (2*(x))
2344 #define call_with_1(x) x(1)
2345 call_with_1 (twice)
2346      @expansion{} twice(1)
2347      @expansion{} (2*(1))
2348 @end smallexample
2349
2350 Macro definitions do not have to have balanced parentheses.  By writing
2351 an unbalanced open parenthesis in a macro body, it is possible to create
2352 a macro call that begins inside the macro body but ends outside of it.
2353 For example,
2354
2355 @smallexample
2356 #define strange(file) fprintf (file, "%s %d",
2357 @dots{}
2358 strange(stderr) p, 35)
2359      @expansion{} fprintf (stderr, "%s %d", p, 35)
2360 @end smallexample
2361
2362 The ability to piece together a macro call can be useful, but the use of
2363 unbalanced open parentheses in a macro body is just confusing, and
2364 should be avoided.
2365
2366 @node Operator Precedence Problems
2367 @subsection Operator Precedence Problems
2368 @cindex parentheses in macro bodies
2369
2370 You may have noticed that in most of the macro definition examples shown
2371 above, each occurrence of a macro argument name had parentheses around
2372 it.  In addition, another pair of parentheses usually surround the
2373 entire macro definition.  Here is why it is best to write macros that
2374 way.
2375
2376 Suppose you define a macro as follows,
2377
2378 @smallexample
2379 #define ceil_div(x, y) (x + y - 1) / y
2380 @end smallexample
2381
2382 @noindent
2383 whose purpose is to divide, rounding up.  (One use for this operation is
2384 to compute how many @code{int} objects are needed to hold a certain
2385 number of @code{char} objects.)  Then suppose it is used as follows:
2386
2387 @smallexample
2388 a = ceil_div (b & c, sizeof (int));
2389      @expansion{} a = (b & c + sizeof (int) - 1) / sizeof (int);
2390 @end smallexample
2391
2392 @noindent
2393 This does not do what is intended.  The operator-precedence rules of
2394 C make it equivalent to this:
2395
2396 @smallexample
2397 a = (b & (c + sizeof (int) - 1)) / sizeof (int);
2398 @end smallexample
2399
2400 @noindent
2401 What we want is this:
2402
2403 @smallexample
2404 a = ((b & c) + sizeof (int) - 1)) / sizeof (int);
2405 @end smallexample
2406
2407 @noindent
2408 Defining the macro as
2409
2410 @smallexample
2411 #define ceil_div(x, y) ((x) + (y) - 1) / (y)
2412 @end smallexample
2413
2414 @noindent
2415 provides the desired result.
2416
2417 Unintended grouping can result in another way.  Consider @code{sizeof
2418 ceil_div(1, 2)}.  That has the appearance of a C expression that would
2419 compute the size of the type of @code{ceil_div (1, 2)}, but in fact it
2420 means something very different.  Here is what it expands to:
2421
2422 @smallexample
2423 sizeof ((1) + (2) - 1) / (2)
2424 @end smallexample
2425
2426 @noindent
2427 This would take the size of an integer and divide it by two.  The
2428 precedence rules have put the division outside the @code{sizeof} when it
2429 was intended to be inside.
2430
2431 Parentheses around the entire macro definition prevent such problems.
2432 Here, then, is the recommended way to define @code{ceil_div}:
2433
2434 @smallexample
2435 #define ceil_div(x, y) (((x) + (y) - 1) / (y))
2436 @end smallexample
2437
2438 @node Swallowing the Semicolon
2439 @subsection Swallowing the Semicolon
2440 @cindex semicolons (after macro calls)
2441
2442 Often it is desirable to define a macro that expands into a compound
2443 statement.  Consider, for example, the following macro, that advances a
2444 pointer (the argument @code{p} says where to find it) across whitespace
2445 characters:
2446
2447 @smallexample
2448 #define SKIP_SPACES(p, limit)  \
2449 @{ char *lim = (limit);         \
2450   while (p < lim) @{            \
2451     if (*p++ != ' ') @{         \
2452       p--; break; @}@}@}
2453 @end smallexample
2454
2455 @noindent
2456 Here backslash-newline is used to split the macro definition, which must
2457 be a single logical line, so that it resembles the way such code would
2458 be laid out if not part of a macro definition.
2459
2460 A call to this macro might be @code{SKIP_SPACES (p, lim)}.  Strictly
2461 speaking, the call expands to a compound statement, which is a complete
2462 statement with no need for a semicolon to end it.  However, since it
2463 looks like a function call, it minimizes confusion if you can use it
2464 like a function call, writing a semicolon afterward, as in
2465 @code{SKIP_SPACES (p, lim);}
2466
2467 This can cause trouble before @code{else} statements, because the
2468 semicolon is actually a null statement.  Suppose you write
2469
2470 @smallexample
2471 if (*p != 0)
2472   SKIP_SPACES (p, lim);
2473 else @dots{}
2474 @end smallexample
2475
2476 @noindent
2477 The presence of two statements---the compound statement and a null
2478 statement---in between the @code{if} condition and the @code{else}
2479 makes invalid C code.
2480
2481 The definition of the macro @code{SKIP_SPACES} can be altered to solve
2482 this problem, using a @code{do @dots{} while} statement.  Here is how:
2483
2484 @smallexample
2485 #define SKIP_SPACES(p, limit)     \
2486 do @{ char *lim = (limit);         \
2487      while (p < lim) @{            \
2488        if (*p++ != ' ') @{         \
2489          p--; break; @}@}@}          \
2490 while (0)
2491 @end smallexample
2492
2493 Now @code{SKIP_SPACES (p, lim);} expands into
2494
2495 @smallexample
2496 do @{@dots{}@} while (0);
2497 @end smallexample
2498
2499 @noindent
2500 which is one statement.  The loop executes exactly once; most compilers
2501 generate no extra code for it.
2502
2503 @node Duplication of Side Effects
2504 @subsection Duplication of Side Effects
2505
2506 @cindex side effects (in macro arguments)
2507 @cindex unsafe macros
2508 Many C programs define a macro @code{min}, for ``minimum'', like this:
2509
2510 @smallexample
2511 #define min(X, Y)  ((X) < (Y) ? (X) : (Y))
2512 @end smallexample
2513
2514 When you use this macro with an argument containing a side effect,
2515 as shown here,
2516
2517 @smallexample
2518 next = min (x + y, foo (z));
2519 @end smallexample
2520
2521 @noindent
2522 it expands as follows:
2523
2524 @smallexample
2525 next = ((x + y) < (foo (z)) ? (x + y) : (foo (z)));
2526 @end smallexample
2527
2528 @noindent
2529 where @code{x + y} has been substituted for @code{X} and @code{foo (z)}
2530 for @code{Y}.
2531
2532 The function @code{foo} is used only once in the statement as it appears
2533 in the program, but the expression @code{foo (z)} has been substituted
2534 twice into the macro expansion.  As a result, @code{foo} might be called
2535 two times when the statement is executed.  If it has side effects or if
2536 it takes a long time to compute, the results might not be what you
2537 intended.  We say that @code{min} is an @dfn{unsafe} macro.
2538
2539 The best solution to this problem is to define @code{min} in a way that
2540 computes the value of @code{foo (z)} only once.  The C language offers
2541 no standard way to do this, but it can be done with GNU extensions as
2542 follows:
2543
2544 @smallexample
2545 #define min(X, Y)                \
2546 (@{ typeof (X) x_ = (X);          \
2547    typeof (Y) y_ = (Y);          \
2548    (x_ < y_) ? x_ : y_; @})
2549 @end smallexample
2550
2551 The @samp{(@{ @dots{} @})} notation produces a compound statement that
2552 acts as an expression.  Its value is the value of its last statement.
2553 This permits us to define local variables and assign each argument to
2554 one.  The local variables have underscores after their names to reduce
2555 the risk of conflict with an identifier of wider scope (it is impossible
2556 to avoid this entirely).  Now each argument is evaluated exactly once.
2557
2558 If you do not wish to use GNU C extensions, the only solution is to be
2559 careful when @emph{using} the macro @code{min}.  For example, you can
2560 calculate the value of @code{foo (z)}, save it in a variable, and use
2561 that variable in @code{min}:
2562
2563 @smallexample
2564 @group
2565 #define min(X, Y)  ((X) < (Y) ? (X) : (Y))
2566 @dots{}
2567 @{
2568   int tem = foo (z);
2569   next = min (x + y, tem);
2570 @}
2571 @end group
2572 @end smallexample
2573
2574 @noindent
2575 (where we assume that @code{foo} returns type @code{int}).
2576
2577 @node Self-Referential Macros
2578 @subsection Self-Referential Macros
2579 @cindex self-reference
2580
2581 A @dfn{self-referential} macro is one whose name appears in its
2582 definition.  Recall that all macro definitions are rescanned for more
2583 macros to replace.  If the self-reference were considered a use of the
2584 macro, it would produce an infinitely large expansion.  To prevent this,
2585 the self-reference is not considered a macro call.  It is passed into
2586 the preprocessor output unchanged.  Consider an example:
2587
2588 @smallexample
2589 #define foo (4 + foo)
2590 @end smallexample
2591
2592 @noindent
2593 where @code{foo} is also a variable in your program.
2594
2595 Following the ordinary rules, each reference to @code{foo} will expand
2596 into @code{(4 + foo)}; then this will be rescanned and will expand into
2597 @code{(4 + (4 + foo))}; and so on until the computer runs out of memory.
2598
2599 The self-reference rule cuts this process short after one step, at
2600 @code{(4 + foo)}.  Therefore, this macro definition has the possibly
2601 useful effect of causing the program to add 4 to the value of @code{foo}
2602 wherever @code{foo} is referred to.
2603
2604 In most cases, it is a bad idea to take advantage of this feature.  A
2605 person reading the program who sees that @code{foo} is a variable will
2606 not expect that it is a macro as well.  The reader will come across the
2607 identifier @code{foo} in the program and think its value should be that
2608 of the variable @code{foo}, whereas in fact the value is four greater.
2609
2610 One common, useful use of self-reference is to create a macro which
2611 expands to itself.  If you write
2612
2613 @smallexample
2614 #define EPERM EPERM
2615 @end smallexample
2616
2617 @noindent
2618 then the macro @code{EPERM} expands to @code{EPERM}.  Effectively, it is
2619 left alone by the preprocessor whenever it's used in running text.  You
2620 can tell that it's a macro with @samp{#ifdef}.  You might do this if you
2621 want to define numeric constants with an @code{enum}, but have
2622 @samp{#ifdef} be true for each constant.
2623
2624 If a macro @code{x} expands to use a macro @code{y}, and the expansion of
2625 @code{y} refers to the macro @code{x}, that is an @dfn{indirect
2626 self-reference} of @code{x}.  @code{x} is not expanded in this case
2627 either.  Thus, if we have
2628
2629 @smallexample
2630 #define x (4 + y)
2631 #define y (2 * x)
2632 @end smallexample
2633
2634 @noindent
2635 then @code{x} and @code{y} expand as follows:
2636
2637 @smallexample
2638 @group
2639 x    @expansion{} (4 + y)
2640      @expansion{} (4 + (2 * x))
2641
2642 y    @expansion{} (2 * x)
2643      @expansion{} (2 * (4 + y))
2644 @end group
2645 @end smallexample
2646
2647 @noindent
2648 Each macro is expanded when it appears in the definition of the other
2649 macro, but not when it indirectly appears in its own definition.
2650
2651 @node Argument Prescan
2652 @subsection Argument Prescan
2653 @cindex expansion of arguments
2654 @cindex macro argument expansion
2655 @cindex prescan of macro arguments
2656
2657 Macro arguments are completely macro-expanded before they are
2658 substituted into a macro body, unless they are stringified or pasted
2659 with other tokens.  After substitution, the entire macro body, including
2660 the substituted arguments, is scanned again for macros to be expanded.
2661 The result is that the arguments are scanned @emph{twice} to expand
2662 macro calls in them.
2663
2664 Most of the time, this has no effect.  If the argument contained any
2665 macro calls, they are expanded during the first scan.  The result
2666 therefore contains no macro calls, so the second scan does not change
2667 it.  If the argument were substituted as given, with no prescan, the
2668 single remaining scan would find the same macro calls and produce the
2669 same results.
2670
2671 You might expect the double scan to change the results when a
2672 self-referential macro is used in an argument of another macro
2673 (@pxref{Self-Referential Macros}): the self-referential macro would be
2674 expanded once in the first scan, and a second time in the second scan.
2675 However, this is not what happens.  The self-references that do not
2676 expand in the first scan are marked so that they will not expand in the
2677 second scan either.
2678
2679 You might wonder, ``Why mention the prescan, if it makes no difference?
2680 And why not skip it and make the preprocessor faster?''  The answer is
2681 that the prescan does make a difference in three special cases:
2682
2683 @itemize @bullet
2684 @item
2685 Nested calls to a macro.
2686
2687 We say that @dfn{nested} calls to a macro occur when a macro's argument
2688 contains a call to that very macro.  For example, if @code{f} is a macro
2689 that expects one argument, @code{f (f (1))} is a nested pair of calls to
2690 @code{f}.  The desired expansion is made by expanding @code{f (1)} and
2691 substituting that into the definition of @code{f}.  The prescan causes
2692 the expected result to happen.  Without the prescan, @code{f (1)} itself
2693 would be substituted as an argument, and the inner use of @code{f} would
2694 appear during the main scan as an indirect self-reference and would not
2695 be expanded.
2696
2697 @item
2698 Macros that call other macros that stringify or concatenate.
2699
2700 If an argument is stringified or concatenated, the prescan does not
2701 occur.  If you @emph{want} to expand a macro, then stringify or
2702 concatenate its expansion, you can do that by causing one macro to call
2703 another macro that does the stringification or concatenation.  For
2704 instance, if you have
2705
2706 @smallexample
2707 #define AFTERX(x) X_ ## x
2708 #define XAFTERX(x) AFTERX(x)
2709 #define TABLESIZE 1024
2710 #define BUFSIZE TABLESIZE
2711 @end smallexample
2712
2713 then @code{AFTERX(BUFSIZE)} expands to @code{X_BUFSIZE}, and
2714 @code{XAFTERX(BUFSIZE)} expands to @code{X_1024}.  (Not to
2715 @code{X_TABLESIZE}.  Prescan always does a complete expansion.)
2716
2717 @item
2718 Macros used in arguments, whose expansions contain unshielded commas.
2719
2720 This can cause a macro expanded on the second scan to be called with the
2721 wrong number of arguments.  Here is an example:
2722
2723 @smallexample
2724 #define foo  a,b
2725 #define bar(x) lose(x)
2726 #define lose(x) (1 + (x))
2727 @end smallexample
2728
2729 We would like @code{bar(foo)} to turn into @code{(1 + (foo))}, which
2730 would then turn into @code{(1 + (a,b))}.  Instead, @code{bar(foo)}
2731 expands into @code{lose(a,b)}, and you get an error because @code{lose}
2732 requires a single argument.  In this case, the problem is easily solved
2733 by the same parentheses that ought to be used to prevent misnesting of
2734 arithmetic operations:
2735
2736 @smallexample
2737 #define foo (a,b)
2738 @exdent or
2739 #define bar(x) lose((x))
2740 @end smallexample
2741
2742 The extra pair of parentheses prevents the comma in @code{foo}'s
2743 definition from being interpreted as an argument separator.
2744
2745 @end itemize
2746
2747 @node Newlines in Arguments
2748 @subsection Newlines in Arguments
2749 @cindex newlines in macro arguments
2750
2751 The invocation of a function-like macro can extend over many logical
2752 lines.  However, in the present implementation, the entire expansion
2753 comes out on one line.  Thus line numbers emitted by the compiler or
2754 debugger refer to the line the invocation started on, which might be
2755 different to the line containing the argument causing the problem.
2756
2757 Here is an example illustrating this:
2758
2759 @smallexample
2760 #define ignore_second_arg(a,b,c) a; c
2761
2762 ignore_second_arg (foo (),
2763                    ignored (),
2764                    syntax error);
2765 @end smallexample
2766
2767 @noindent
2768 The syntax error triggered by the tokens @code{syntax error} results in
2769 an error message citing line three---the line of ignore_second_arg---
2770 even though the problematic code comes from line five.
2771
2772 We consider this a bug, and intend to fix it in the near future.
2773
2774 @node Conditionals
2775 @chapter Conditionals
2776 @cindex conditionals
2777
2778 A @dfn{conditional} is a directive that instructs the preprocessor to
2779 select whether or not to include a chunk of code in the final token
2780 stream passed to the compiler.  Preprocessor conditionals can test
2781 arithmetic expressions, or whether a name is defined as a macro, or both
2782 simultaneously using the special @code{defined} operator.
2783
2784 A conditional in the C preprocessor resembles in some ways an @code{if}
2785 statement in C, but it is important to understand the difference between
2786 them.  The condition in an @code{if} statement is tested during the
2787 execution of your program.  Its purpose is to allow your program to
2788 behave differently from run to run, depending on the data it is
2789 operating on.  The condition in a preprocessing conditional directive is
2790 tested when your program is compiled.  Its purpose is to allow different
2791 code to be included in the program depending on the situation at the
2792 time of compilation.
2793
2794 However, the distinction is becoming less clear.  Modern compilers often
2795 do test @code{if} statements when a program is compiled, if their
2796 conditions are known not to vary at run time, and eliminate code which
2797 can never be executed.  If you can count on your compiler to do this,
2798 you may find that your program is more readable if you use @code{if}
2799 statements with constant conditions (perhaps determined by macros).  Of
2800 course, you can only use this to exclude code, not type definitions or
2801 other preprocessing directives, and you can only do it if the code
2802 remains syntactically valid when it is not to be used.
2803
2804 GCC version 3 eliminates this kind of never-executed code even when
2805 not optimizing.  Older versions did it only when optimizing.
2806
2807 @menu
2808 * Conditional Uses::
2809 * Conditional Syntax::
2810 * Deleted Code::
2811 @end menu
2812
2813 @node Conditional Uses
2814 @section Conditional Uses
2815
2816 There are three general reasons to use a conditional.
2817
2818 @itemize @bullet
2819 @item
2820 A program may need to use different code depending on the machine or
2821 operating system it is to run on.  In some cases the code for one
2822 operating system may be erroneous on another operating system; for
2823 example, it might refer to data types or constants that do not exist on
2824 the other system.  When this happens, it is not enough to avoid
2825 executing the invalid code.  Its mere presence will cause the compiler
2826 to reject the program.  With a preprocessing conditional, the offending
2827 code can be effectively excised from the program when it is not valid.
2828
2829 @item
2830 You may want to be able to compile the same source file into two
2831 different programs.  One version might make frequent time-consuming
2832 consistency checks on its intermediate data, or print the values of
2833 those data for debugging, and the other not.
2834
2835 @item
2836 A conditional whose condition is always false is one way to exclude code
2837 from the program but keep it as a sort of comment for future reference.
2838 @end itemize
2839
2840 Simple programs that do not need system-specific logic or complex
2841 debugging hooks generally will not need to use preprocessing
2842 conditionals.
2843
2844 @node Conditional Syntax
2845 @section Conditional Syntax
2846
2847 @findex #if
2848 A conditional in the C preprocessor begins with a @dfn{conditional
2849 directive}: @samp{#if}, @samp{#ifdef} or @samp{#ifndef}.
2850
2851 @menu
2852 * Ifdef::
2853 * If::
2854 * Defined::
2855 * Else::
2856 * Elif::
2857 @end menu
2858
2859 @node Ifdef
2860 @subsection Ifdef
2861 @findex #ifdef
2862 @findex #endif
2863
2864 The simplest sort of conditional is
2865
2866 @smallexample
2867 @group
2868 #ifdef @var{MACRO}
2869
2870 @var{controlled text}
2871
2872 #endif /* @var{MACRO} */
2873 @end group
2874 @end smallexample
2875
2876 @cindex conditional group
2877 This block is called a @dfn{conditional group}.  @var{controlled text}
2878 will be included in the output of the preprocessor if and only if
2879 @var{MACRO} is defined.  We say that the conditional @dfn{succeeds} if
2880 @var{MACRO} is defined, @dfn{fails} if it is not.
2881
2882 The @var{controlled text} inside of a conditional can include
2883 preprocessing directives.  They are executed only if the conditional
2884 succeeds.  You can nest conditional groups inside other conditional
2885 groups, but they must be completely nested.  In other words,
2886 @samp{#endif} always matches the nearest @samp{#ifdef} (or
2887 @samp{#ifndef}, or @samp{#if}).  Also, you cannot start a conditional
2888 group in one file and end it in another.
2889
2890 Even if a conditional fails, the @var{controlled text} inside it is
2891 still run through initial transformations and tokenization.  Therefore,
2892 it must all be lexically valid C@.  Normally the only way this matters is
2893 that all comments and string literals inside a failing conditional group
2894 must still be properly ended.
2895
2896 The comment following the @samp{#endif} is not required, but it is a
2897 good practice if there is a lot of @var{controlled text}, because it
2898 helps people match the @samp{#endif} to the corresponding @samp{#ifdef}.
2899 Older programs sometimes put @var{MACRO} directly after the
2900 @samp{#endif} without enclosing it in a comment.  This is invalid code
2901 according to the C standard.  CPP accepts it with a warning.  It
2902 never affects which @samp{#ifndef} the @samp{#endif} matches.
2903
2904 @findex #ifndef
2905 Sometimes you wish to use some code if a macro is @emph{not} defined.
2906 You can do this by writing @samp{#ifndef} instead of @samp{#ifdef}.
2907 One common use of @samp{#ifndef} is to include code only the first
2908 time a header file is included.  @xref{Once-Only Headers}.
2909
2910 Macro definitions can vary between compilations for several reasons.
2911 Here are some samples.
2912
2913 @itemize @bullet
2914 @item
2915 Some macros are predefined on each kind of machine
2916 (@pxref{System-specific Predefined Macros}).  This allows you to provide
2917 code specially tuned for a particular machine.
2918
2919 @item
2920 System header files define more macros, associated with the features
2921 they implement.  You can test these macros with conditionals to avoid
2922 using a system feature on a machine where it is not implemented.
2923
2924 @item
2925 Macros can be defined or undefined with the @option{-D} and @option{-U}
2926 command line options when you compile the program.  You can arrange to
2927 compile the same source file into two different programs by choosing a
2928 macro name to specify which program you want, writing conditionals to
2929 test whether or how this macro is defined, and then controlling the
2930 state of the macro with command line options, perhaps set in the
2931 Makefile.  @xref{Invocation}.
2932
2933 @item
2934 Your program might have a special header file (often called
2935 @file{config.h}) that is adjusted when the program is compiled.  It can
2936 define or not define macros depending on the features of the system and
2937 the desired capabilities of the program.  The adjustment can be
2938 automated by a tool such as @command{autoconf}, or done by hand.
2939 @end itemize
2940
2941 @node If
2942 @subsection If
2943
2944 The @samp{#if} directive allows you to test the value of an arithmetic
2945 expression, rather than the mere existence of one macro.  Its syntax is
2946
2947 @smallexample
2948 @group
2949 #if @var{expression}
2950
2951 @var{controlled text}
2952
2953 #endif /* @var{expression} */
2954 @end group
2955 @end smallexample
2956
2957 @var{expression} is a C expression of integer type, subject to stringent
2958 restrictions.  It may contain
2959
2960 @itemize @bullet
2961 @item
2962 Integer constants.
2963
2964 @item
2965 Character constants, which are interpreted as they would be in normal
2966 code.
2967
2968 @item
2969 Arithmetic operators for addition, subtraction, multiplication,
2970 division, bitwise operations, shifts, comparisons, and logical
2971 operations (@code{&&} and @code{||}).  The latter two obey the usual
2972 short-circuiting rules of standard C@.
2973
2974 @item
2975 Macros.  All macros in the expression are expanded before actual
2976 computation of the expression's value begins.
2977
2978 @item
2979 Uses of the @code{defined} operator, which lets you check whether macros
2980 are defined in the middle of an @samp{#if}.
2981
2982 @item
2983 Identifiers that are not macros, which are all considered to be the
2984 number zero.  This allows you to write @code{@w{#if MACRO}} instead of
2985 @code{@w{#ifdef MACRO}}, if you know that MACRO, when defined, will
2986 always have a nonzero value.  Function-like macros used without their
2987 function call parentheses are also treated as zero.
2988
2989 In some contexts this shortcut is undesirable.  The @option{-Wundef}
2990 option causes GCC to warn whenever it encounters an identifier which is
2991 not a macro in an @samp{#if}.
2992 @end itemize
2993
2994 The preprocessor does not know anything about types in the language.
2995 Therefore, @code{sizeof} operators are not recognized in @samp{#if}, and
2996 neither are @code{enum} constants.  They will be taken as identifiers
2997 which are not macros, and replaced by zero.  In the case of
2998 @code{sizeof}, this is likely to cause the expression to be invalid.
2999
3000 The preprocessor calculates the value of @var{expression}.  It carries
3001 out all calculations in the widest integer type known to the compiler;
3002 on most machines supported by GCC this is 64 bits.  This is not the same
3003 rule as the compiler uses to calculate the value of a constant
3004 expression, and may give different results in some cases.  If the value
3005 comes out to be nonzero, the @samp{#if} succeeds and the @var{controlled
3006 text} is included; otherwise it is skipped.
3007
3008 @node Defined
3009 @subsection Defined
3010
3011 @cindex @code{defined}
3012 The special operator @code{defined} is used in @samp{#if} and
3013 @samp{#elif} expressions to test whether a certain name is defined as a
3014 macro.  @code{defined @var{name}} and @code{defined (@var{name})} are
3015 both expressions whose value is 1 if @var{name} is defined as a macro at
3016 the current point in the program, and 0 otherwise.  Thus,  @code{@w{#if
3017 defined MACRO}} is precisely equivalent to @code{@w{#ifdef MACRO}}.
3018
3019 @code{defined} is useful when you wish to test more than one macro for
3020 existence at once.  For example,
3021
3022 @smallexample
3023 #if defined (__vax__) || defined (__ns16000__)
3024 @end smallexample
3025
3026 @noindent
3027 would succeed if either of the names @code{__vax__} or
3028 @code{__ns16000__} is defined as a macro.
3029
3030 Conditionals written like this:
3031
3032 @smallexample
3033 #if defined BUFSIZE && BUFSIZE >= 1024
3034 @end smallexample
3035
3036 @noindent
3037 can generally be simplified to just @code{@w{#if BUFSIZE >= 1024}},
3038 since if @code{BUFSIZE} is not defined, it will be interpreted as having
3039 the value zero.
3040
3041 If the @code{defined} operator appears as a result of a macro expansion,
3042 the C standard says the behavior is undefined.  GNU cpp treats it as a
3043 genuine @code{defined} operator and evaluates it normally.  It will warn
3044 wherever your code uses this feature if you use the command-line option
3045 @option{-pedantic}, since other compilers may handle it differently.
3046
3047 @node Else
3048 @subsection Else
3049
3050 @findex #else
3051 The @samp{#else} directive can be added to a conditional to provide
3052 alternative text to be used if the condition fails.  This is what it
3053 looks like:
3054
3055 @smallexample
3056 @group
3057 #if @var{expression}
3058 @var{text-if-true}
3059 #else /* Not @var{expression} */
3060 @var{text-if-false}
3061 #endif /* Not @var{expression} */
3062 @end group
3063 @end smallexample
3064
3065 @noindent
3066 If @var{expression} is nonzero, the @var{text-if-true} is included and
3067 the @var{text-if-false} is skipped.  If @var{expression} is zero, the
3068 opposite happens.
3069
3070 You can use @samp{#else} with @samp{#ifdef} and @samp{#ifndef}, too.
3071
3072 @node Elif
3073 @subsection Elif
3074
3075 @findex #elif
3076 One common case of nested conditionals is used to check for more than two
3077 possible alternatives.  For example, you might have
3078
3079 @smallexample
3080 #if X == 1
3081 @dots{}
3082 #else /* X != 1 */
3083 #if X == 2
3084 @dots{}
3085 #else /* X != 2 */
3086 @dots{}
3087 #endif /* X != 2 */
3088 #endif /* X != 1 */
3089 @end smallexample
3090
3091 Another conditional directive, @samp{#elif}, allows this to be
3092 abbreviated as follows:
3093
3094 @smallexample
3095 #if X == 1
3096 @dots{}
3097 #elif X == 2
3098 @dots{}
3099 #else /* X != 2 and X != 1*/
3100 @dots{}
3101 #endif /* X != 2 and X != 1*/
3102 @end smallexample
3103
3104 @samp{#elif} stands for ``else if''.  Like @samp{#else}, it goes in the
3105 middle of a conditional group and subdivides it; it does not require a
3106 matching @samp{#endif} of its own.  Like @samp{#if}, the @samp{#elif}
3107 directive includes an expression to be tested.  The text following the
3108 @samp{#elif} is processed only if the original @samp{#if}-condition
3109 failed and the @samp{#elif} condition succeeds.
3110
3111 More than one @samp{#elif} can go in the same conditional group.  Then
3112 the text after each @samp{#elif} is processed only if the @samp{#elif}
3113 condition succeeds after the original @samp{#if} and all previous
3114 @samp{#elif} directives within it have failed.
3115
3116 @samp{#else} is allowed after any number of @samp{#elif} directives, but
3117 @samp{#elif} may not follow @samp{#else}.
3118
3119 @node Deleted Code
3120 @section Deleted Code
3121 @cindex commenting out code
3122
3123 If you replace or delete a part of the program but want to keep the old
3124 code around for future reference, you often cannot simply comment it
3125 out.  Block comments do not nest, so the first comment inside the old
3126 code will end the commenting-out.  The probable result is a flood of
3127 syntax errors.
3128
3129 One way to avoid this problem is to use an always-false conditional
3130 instead.  For instance, put @code{#if 0} before the deleted code and
3131 @code{#endif} after it.  This works even if the code being turned
3132 off contains conditionals, but they must be entire conditionals
3133 (balanced @samp{#if} and @samp{#endif}).
3134
3135 Some people use @code{#ifdef notdef} instead.  This is risky, because
3136 @code{notdef} might be accidentally defined as a macro, and then the
3137 conditional would succeed.  @code{#if 0} can be counted on to fail.
3138
3139 Do not use @code{#if 0} for comments which are not C code.  Use a real
3140 comment, instead.  The interior of @code{#if 0} must consist of complete
3141 tokens; in particular, single-quote characters must balance.  Comments
3142 often contain unbalanced single-quote characters (known in English as
3143 apostrophes).  These confuse @code{#if 0}.  They don't confuse
3144 @samp{/*}.
3145
3146 @node Diagnostics
3147 @chapter Diagnostics
3148 @cindex diagnostic
3149 @cindex reporting errors
3150 @cindex reporting warnings
3151
3152 @findex #error
3153 The directive @samp{#error} causes the preprocessor to report a fatal
3154 error.  The tokens forming the rest of the line following @samp{#error}
3155 are used as the error message.
3156
3157 You would use @samp{#error} inside of a conditional that detects a
3158 combination of parameters which you know the program does not properly
3159 support.  For example, if you know that the program will not run
3160 properly on a VAX, you might write
3161
3162 @smallexample
3163 @group
3164 #ifdef __vax__
3165 #error "Won't work on VAXen.  See comments at get_last_object."
3166 #endif
3167 @end group
3168 @end smallexample
3169
3170 If you have several configuration parameters that must be set up by
3171 the installation in a consistent way, you can use conditionals to detect
3172 an inconsistency and report it with @samp{#error}.  For example,
3173
3174 @smallexample
3175 #if !defined(UNALIGNED_INT_ASM_OP) && defined(DWARF2_DEBUGGING_INFO)
3176 #error "DWARF2_DEBUGGING_INFO requires UNALIGNED_INT_ASM_OP."
3177 #endif
3178 @end smallexample
3179
3180 @findex #warning
3181 The directive @samp{#warning} is like @samp{#error}, but causes the
3182 preprocessor to issue a warning and continue preprocessing.  The tokens
3183 following @samp{#warning} are used as the warning message.
3184
3185 You might use @samp{#warning} in obsolete header files, with a message
3186 directing the user to the header file which should be used instead.
3187
3188 Neither @samp{#error} nor @samp{#warning} macro-expands its argument.
3189 Internal whitespace sequences are each replaced with a single space.
3190 The line must consist of complete tokens.  It is wisest to make the
3191 argument of these directives be a single string constant; this avoids
3192 problems with apostrophes and the like.
3193
3194 @node Line Control
3195 @chapter Line Control
3196 @cindex line control
3197
3198 The C preprocessor informs the C compiler of the location in your source
3199 code where each token came from.  Presently, this is just the file name
3200 and line number.  All the tokens resulting from macro expansion are
3201 reported as having appeared on the line of the source file where the
3202 outermost macro was used.  We intend to be more accurate in the future.
3203
3204 If you write a program which generates source code, such as the
3205 @command{bison} parser generator, you may want to adjust the preprocessor's
3206 notion of the current file name and line number by hand.  Parts of the
3207 output from @command{bison} are generated from scratch, other parts come
3208 from a standard parser file.  The rest are copied verbatim from
3209 @command{bison}'s input.  You would like compiler error messages and
3210 symbolic debuggers to be able to refer to @code{bison}'s input file.
3211
3212 @findex #line
3213 @command{bison} or any such program can arrange this by writing
3214 @samp{#line} directives into the output file.  @samp{#line} is a
3215 directive that specifies the original line number and source file name
3216 for subsequent input in the current preprocessor input file.
3217 @samp{#line} has three variants:
3218
3219 @table @code
3220 @item #line @var{linenum}
3221 @var{linenum} is a non-negative decimal integer constant.  It specifies
3222 the line number which should be reported for the following line of
3223 input.  Subsequent lines are counted from @var{linenum}.
3224
3225 @item #line @var{linenum} @var{filename}
3226 @var{linenum} is the same as for the first form, and has the same
3227 effect.  In addition, @var{filename} is a string constant.  The
3228 following line and all subsequent lines are reported to come from the
3229 file it specifies, until something else happens to change that.
3230 @var{filename} is interpreted according to the normal rules for a string
3231 constant: backslash escapes are interpreted.  This is different from
3232 @samp{#include}.
3233
3234 Previous versions of CPP did not interpret escapes in @samp{#line};
3235 we have changed it because the standard requires they be interpreted,
3236 and most other compilers do.
3237
3238 @item #line @var{anything else}
3239 @var{anything else} is checked for macro calls, which are expanded.
3240 The result should match one of the above two forms.
3241 @end table
3242
3243 @samp{#line} directives alter the results of the @code{__FILE__} and
3244 @code{__LINE__} predefined macros from that point on.  @xref{Standard
3245 Predefined Macros}.  They do not have any effect on @samp{#include}'s
3246 idea of the directory containing the current file.  This is a change
3247 from GCC 2.95.  Previously, a file reading
3248
3249 @smallexample
3250 #line 1 "../src/gram.y"
3251 #include "gram.h"
3252 @end smallexample
3253
3254 would search for @file{gram.h} in @file{../src}, then the @option{-I}
3255 chain; the directory containing the physical source file would not be
3256 searched.  In GCC 3.0 and later, the @samp{#include} is not affected by
3257 the presence of a @samp{#line} referring to a different directory.
3258
3259 We made this change because the old behavior caused problems when
3260 generated source files were transported between machines.  For instance,
3261 it is common practice to ship generated parsers with a source release,
3262 so that people building the distribution do not need to have yacc or
3263 Bison installed.  These files frequently have @samp{#line} directives
3264 referring to the directory tree of the system where the distribution was
3265 created.  If GCC tries to search for headers in those directories, the
3266 build is likely to fail.
3267
3268 The new behavior can cause failures too, if the generated file is not
3269 in the same directory as its source and it attempts to include a header
3270 which would be visible searching from the directory containing the
3271 source file.  However, this problem is easily solved with an additional
3272 @option{-I} switch on the command line.  The failures caused by the old
3273 semantics could sometimes be corrected only by editing the generated
3274 files, which is difficult and error-prone.
3275
3276 @node Pragmas
3277 @chapter Pragmas
3278
3279 The @samp{#pragma} directive is the method specified by the C standard
3280 for providing additional information to the compiler, beyond what is
3281 conveyed in the language itself.  Three forms of this directive
3282 (commonly known as @dfn{pragmas}) are specified by the 1999 C standard.
3283 A C compiler is free to attach any meaning it likes to other pragmas.
3284
3285 GCC has historically preferred to use extensions to the syntax of the
3286 language, such as @code{__attribute__}, for this purpose.  However, GCC
3287 does define a few pragmas of its own.  These mostly have effects on the
3288 entire translation unit or source file.
3289
3290 In GCC version 3, all GNU-defined, supported pragmas have been given a
3291 @code{GCC} prefix.  This is in line with the @code{STDC} prefix on all
3292 pragmas defined by C99.  For backward compatibility, pragmas which were
3293 recognized by previous versions are still recognized without the
3294 @code{GCC} prefix, but that usage is deprecated.  Some older pragmas are
3295 deprecated in their entirety.  They are not recognized with the
3296 @code{GCC} prefix.  @xref{Obsolete Features}.
3297
3298 @cindex @code{_Pragma}
3299 C99 introduces the @code{@w{_Pragma}} operator.  This feature addresses a
3300 major problem with @samp{#pragma}: being a directive, it cannot be
3301 produced as the result of macro expansion.  @code{@w{_Pragma}} is an
3302 operator, much like @code{sizeof} or @code{defined}, and can be embedded
3303 in a macro.
3304
3305 Its syntax is @code{@w{_Pragma (@var{string-literal})}}, where
3306 @var{string-literal} can be either a normal or wide-character string
3307 literal.  It is destringized, by replacing all @samp{\\} with a single
3308 @samp{\} and all @samp{\"} with a @samp{"}.  The result is then
3309 processed as if it had appeared as the right hand side of a
3310 @samp{#pragma} directive.  For example,
3311
3312 @smallexample
3313 _Pragma ("GCC dependency \"parse.y\"")
3314 @end smallexample
3315
3316 @noindent
3317 has the same effect as @code{#pragma GCC dependency "parse.y"}.  The
3318 same effect could be achieved using macros, for example
3319
3320 @smallexample
3321 #define DO_PRAGMA(x) _Pragma (#x)
3322 DO_PRAGMA (GCC dependency "parse.y")
3323 @end smallexample
3324
3325 The standard is unclear on where a @code{_Pragma} operator can appear.
3326 The preprocessor does not accept it within a preprocessing conditional
3327 directive like @samp{#if}.  To be safe, you are probably best keeping it
3328 out of directives other than @samp{#define}, and putting it on a line of
3329 its own.
3330
3331 This manual documents the pragmas which are meaningful to the
3332 preprocessor itself.  Other pragmas are meaningful to the C or C++
3333 compilers.  They are documented in the GCC manual.
3334
3335 @ftable @code
3336 @item #pragma GCC dependency
3337 @code{#pragma GCC dependency} allows you to check the relative dates of
3338 the current file and another file.  If the other file is more recent than
3339 the current file, a warning is issued.  This is useful if the current
3340 file is derived from the other file, and should be regenerated.  The
3341 other file is searched for using the normal include search path.
3342 Optional trailing text can be used to give more information in the
3343 warning message.
3344
3345 @smallexample
3346 #pragma GCC dependency "parse.y"
3347 #pragma GCC dependency "/usr/include/time.h" rerun fixincludes
3348 @end smallexample
3349
3350 @item #pragma GCC poison
3351 Sometimes, there is an identifier that you want to remove completely
3352 from your program, and make sure that it never creeps back in.  To
3353 enforce this, you can @dfn{poison} the identifier with this pragma.
3354 @code{#pragma GCC poison} is followed by a list of identifiers to
3355 poison.  If any of those identifiers appears anywhere in the source
3356 after the directive, it is a hard error.  For example,
3357
3358 @smallexample
3359 #pragma GCC poison printf sprintf fprintf
3360 sprintf(some_string, "hello");
3361 @end smallexample
3362
3363 @noindent
3364 will produce an error.
3365
3366 If a poisoned identifier appears as part of the expansion of a macro
3367 which was defined before the identifier was poisoned, it will @emph{not}
3368 cause an error.  This lets you poison an identifier without worrying
3369 about system headers defining macros that use it.
3370
3371 For example,
3372
3373 @smallexample
3374 #define strrchr rindex
3375 #pragma GCC poison rindex
3376 strrchr(some_string, 'h');
3377 @end smallexample
3378
3379 @noindent
3380 will not produce an error.
3381
3382 @item #pragma GCC system_header
3383 This pragma takes no arguments.  It causes the rest of the code in the
3384 current file to be treated as if it came from a system header.
3385 @xref{System Headers}.
3386
3387 @end ftable
3388
3389 @node Other Directives
3390 @chapter Other Directives
3391
3392 @findex #ident
3393 @findex #sccs
3394 The @samp{#ident} directive takes one argument, a string constant.  On
3395 some systems, that string constant is copied into a special segment of
3396 the object file.  On other systems, the directive is ignored.  The
3397 @samp{#sccs} directive is a synonym for @samp{#ident}.
3398
3399 These directives are not part of the C standard, but they are not
3400 official GNU extensions either.  What historical information we have
3401 been able to find, suggests they originated with System V@.
3402
3403 @cindex null directive
3404 The @dfn{null directive} consists of a @samp{#} followed by a newline,
3405 with only whitespace (including comments) in between.  A null directive
3406 is understood as a preprocessing directive but has no effect on the
3407 preprocessor output.  The primary significance of the existence of the
3408 null directive is that an input line consisting of just a @samp{#} will
3409 produce no output, rather than a line of output containing just a
3410 @samp{#}.  Supposedly some old C programs contain such lines.
3411
3412 @node Preprocessor Output
3413 @chapter Preprocessor Output
3414
3415 When the C preprocessor is used with the C, C++, or Objective-C
3416 compilers, it is integrated into the compiler and communicates a stream
3417 of binary tokens directly to the compiler's parser.  However, it can
3418 also be used in the more conventional standalone mode, where it produces
3419 textual output.
3420 @c FIXME: Document the library interface.
3421
3422 @cindex output format
3423 The output from the C preprocessor looks much like the input, except
3424 that all preprocessing directive lines have been replaced with blank
3425 lines and all comments with spaces.  Long runs of blank lines are
3426 discarded.
3427
3428 The ISO standard specifies that it is implementation defined whether a
3429 preprocessor preserves whitespace between tokens, or replaces it with
3430 e.g.@: a single space.  In GNU CPP, whitespace between tokens is collapsed
3431 to become a single space, with the exception that the first token on a
3432 non-directive line is preceded with sufficient spaces that it appears in
3433 the same column in the preprocessed output that it appeared in the
3434 original source file.  This is so the output is easy to read.
3435 @xref{Differences from previous versions}.  CPP does not insert any
3436 whitespace where there was none in the original source, except where
3437 necessary to prevent an accidental token paste.
3438
3439 @cindex linemarkers
3440 Source file name and line number information is conveyed by lines
3441 of the form
3442
3443 @smallexample
3444 # @var{linenum} @var{filename} @var{flags}
3445 @end smallexample
3446
3447 @noindent
3448 These are called @dfn{linemarkers}.  They are inserted as needed into
3449 the output (but never within a string or character constant).  They mean
3450 that the following line originated in file @var{filename} at line
3451 @var{linenum}.  @var{filename} will never contain any non-printing
3452 characters; they are replaced with octal escape sequences.
3453
3454 After the file name comes zero or more flags, which are @samp{1},
3455 @samp{2}, @samp{3}, or @samp{4}.  If there are multiple flags, spaces
3456 separate them.  Here is what the flags mean:
3457
3458 @table @samp
3459 @item 1
3460 This indicates the start of a new file.
3461 @item 2
3462 This indicates returning to a file (after having included another file).
3463 @item 3
3464 This indicates that the following text comes from a system header file,
3465 so certain warnings should be suppressed.
3466 @item 4
3467 This indicates that the following text should be treated as being
3468 wrapped in an implicit @code{extern "C"} block.
3469 @c maybe cross reference NO_IMPLICIT_EXTERN_C
3470 @end table
3471
3472 As an extension, the preprocessor accepts linemarkers in non-assembler
3473 input files.  They are treated like the corresponding @samp{#line}
3474 directive, (@pxref{Line Control}), except that trailing flags are
3475 permitted, and are interpreted with the meanings described above.  If
3476 multiple flags are given, they must be in ascending order.
3477
3478 Some directives may be duplicated in the output of the preprocessor.
3479 These are @samp{#ident} (always), @samp{#pragma} (only if the
3480 preprocessor does not handle the pragma itself), and @samp{#define} and
3481 @samp{#undef} (with certain debugging options).  If this happens, the
3482 @samp{#} of the directive will always be in the first column, and there
3483 will be no space between the @samp{#} and the directive name.  If macro
3484 expansion happens to generate tokens which might be mistaken for a
3485 duplicated directive, a space will be inserted between the @samp{#} and
3486 the directive name.
3487
3488 @node Traditional Mode
3489 @chapter Traditional Mode
3490
3491 Traditional (pre-standard) C preprocessing is rather different from
3492 the preprocessing specified by the standard.  When GCC is given the
3493 @option{-traditional-cpp} option, it attempts to emulate a traditional
3494 preprocessor.
3495
3496 GCC versions 3.2 and later only support traditional mode semantics in
3497 the preprocessor, and not in the compiler front ends.  This chapter
3498 outlines the traditional preprocessor semantics we implemented.
3499
3500 The implementation does not correspond precisely to the behavior of
3501 earlier versions of GCC, nor to any true traditional preprocessor.
3502 After all, inconsistencies among traditional implementations were a
3503 major motivation for C standardization.  However, we intend that it
3504 should be compatible with true traditional preprocessors in all ways
3505 that actually matter.
3506
3507 @menu
3508 * Traditional lexical analysis::
3509 * Traditional macros::
3510 * Traditional miscellany::
3511 * Traditional warnings::
3512 @end menu
3513
3514 @node Traditional lexical analysis
3515 @section Traditional lexical analysis
3516
3517 The traditional preprocessor does not decompose its input into tokens
3518 the same way a standards-conforming preprocessor does.  The input is
3519 simply treated as a stream of text with minimal internal form.
3520
3521 This implementation does not treat trigraphs (@pxref{trigraphs})
3522 specially since they were an invention of the standards committee.  It
3523 handles arbitrarily-positioned escaped newlines properly and splices
3524 the lines as you would expect; many traditional preprocessors did not
3525 do this.
3526
3527 The form of horizontal whitespace in the input file is preserved in
3528 the output.  In particular, hard tabs remain hard tabs.  This can be
3529 useful if, for example, you are preprocessing a Makefile.
3530
3531 Traditional CPP only recognizes C-style block comments, and treats the
3532 @samp{/*} sequence as introducing a comment only if it lies outside
3533 quoted text.  Quoted text is introduced by the usual single and double
3534 quotes, and also by an initial @samp{<} in a @code{#include}
3535 directive.
3536
3537 Traditionally, comments are completely removed and are not replaced
3538 with a space.  Since a traditional compiler does its own tokenization
3539 of the output of the preprocessor, this means that comments can
3540 effectively be used as token paste operators.  However, comments
3541 behave like separators for text handled by the preprocessor itself,
3542 since it doesn't re-lex its input.  For example, in
3543
3544 @smallexample
3545 #if foo/**/bar
3546 @end smallexample
3547
3548 @noindent
3549 @samp{foo} and @samp{bar} are distinct identifiers and expanded
3550 separately if they happen to be macros.  In other words, this
3551 directive is equivalent to
3552
3553 @smallexample
3554 #if foo bar
3555 @end smallexample
3556
3557 @noindent
3558 rather than
3559
3560 @smallexample
3561 #if foobar
3562 @end smallexample
3563
3564 Generally speaking, in traditional mode an opening quote need not have
3565 a matching closing quote.  In particular, a macro may be defined with
3566 replacement text that contains an unmatched quote.  Of course, if you
3567 attempt to compile preprocessed output containing an unmatched quote
3568 you will get a syntax error.
3569
3570 However, all preprocessing directives other than @code{#define}
3571 require matching quotes.  For example:
3572
3573 @smallexample
3574 #define m This macro's fine and has an unmatched quote
3575 "/* This is not a comment.  */
3576 /* @r{This is a comment.  The following #include directive
3577    is ill-formed.}  */
3578 #include <stdio.h
3579 @end smallexample
3580
3581 Just as for the ISO preprocessor, what would be a closing quote can be
3582 escaped with a backslash to prevent the quoted text from closing.
3583
3584 @node Traditional macros
3585 @section Traditional macros
3586
3587 The major difference between traditional and ISO macros is that the
3588 former expand to text rather than to a token sequence.  CPP removes
3589 all leading and trailing horizontal whitespace from a macro's
3590 replacement text before storing it, but preserves the form of internal
3591 whitespace.
3592
3593 One consequence is that it is legitimate for the replacement text to
3594 contain an unmatched quote (@pxref{Traditional lexical analysis}).  An
3595 unclosed string or character constant continues into the text
3596 following the macro call.  Similarly, the text at the end of a macro's
3597 expansion can run together with the text after the macro invocation to
3598 produce a single token.
3599
3600 Normally comments are removed from the replacement text after the
3601 macro is expanded, but if the @option{-CC} option is passed on the
3602 command line comments are preserved.  (In fact, the current
3603 implementation removes comments even before saving the macro
3604 replacement text, but it careful to do it in such a way that the
3605 observed effect is identical even in the function-like macro case.)
3606
3607 The ISO stringification operator @samp{#} and token paste operator
3608 @samp{##} have no special meaning.  As explained later, an effect
3609 similar to these operators can be obtained in a different way.  Macro
3610 names that are embedded in quotes, either from the main file or after
3611 macro replacement, do not expand.
3612
3613 CPP replaces an unquoted object-like macro name with its replacement
3614 text, and then rescans it for further macros to replace.  Unlike
3615 standard macro expansion, traditional macro expansion has no provision
3616 to prevent recursion.  If an object-like macro appears unquoted in its
3617 replacement text, it will be replaced again during the rescan pass,
3618 and so on @emph{ad infinitum}.  GCC detects when it is expanding
3619 recursive macros, emits an error message, and continues after the
3620 offending macro invocation.
3621
3622 @smallexample
3623 #define PLUS +
3624 #define INC(x) PLUS+x
3625 INC(foo);
3626      @expansion{} ++foo;
3627 @end smallexample
3628
3629 Function-like macros are similar in form but quite different in
3630 behavior to their ISO counterparts.  Their arguments are contained
3631 within parentheses, are comma-separated, and can cross physical lines.
3632 Commas within nested parentheses are not treated as argument
3633 separators.  Similarly, a quote in an argument cannot be left
3634 unclosed; a following comma or parenthesis that comes before the
3635 closing quote is treated like any other character.  There is no
3636 facility for handling variadic macros.
3637
3638 This implementation removes all comments from macro arguments, unless
3639 the @option{-C} option is given.  The form of all other horizontal
3640 whitespace in arguments is preserved, including leading and trailing
3641 whitespace.  In particular
3642
3643 @smallexample
3644 f( )
3645 @end smallexample
3646
3647 @noindent
3648 is treated as an invocation of the macro @samp{f} with a single
3649 argument consisting of a single space.  If you want to invoke a
3650 function-like macro that takes no arguments, you must not leave any
3651 whitespace between the parentheses.
3652
3653 If a macro argument crosses a new line, the new line is replaced with
3654 a space when forming the argument.  If the previous line contained an
3655 unterminated quote, the following line inherits the quoted state.
3656
3657 Traditional preprocessors replace parameters in the replacement text
3658 with their arguments regardless of whether the parameters are within
3659 quotes or not.  This provides a way to stringize arguments.  For
3660 example
3661
3662 @smallexample
3663 #define str(x) "x"
3664 str(/* @r{A comment} */some text )
3665      @expansion{} "some text "
3666 @end smallexample
3667
3668 @noindent
3669 Note that the comment is removed, but that the trailing space is
3670 preserved.  Here is an example of using a comment to effect token
3671 pasting.
3672
3673 @smallexample
3674 #define suffix(x) foo_/**/x
3675 suffix(bar)
3676      @expansion{} foo_bar
3677 @end smallexample
3678
3679 @node Traditional miscellany
3680 @section Traditional miscellany
3681
3682 Here are some things to be aware of when using the traditional
3683 preprocessor.
3684
3685 @itemize @bullet
3686 @item
3687 Preprocessing directives are recognized only when their leading
3688 @samp{#} appears in the first column.  There can be no whitespace
3689 between the beginning of the line and the @samp{#}, but whitespace can
3690 follow the @samp{#}.
3691
3692 @item
3693 A true traditional C preprocessor does not recognize @samp{#error} or
3694 @samp{#pragma}, and may not recognize @samp{#elif}.  CPP supports all
3695 the directives in traditional mode that it supports in ISO mode,
3696 including extensions, with the exception that the effects of
3697 @samp{#pragma GCC poison} are undefined.
3698
3699 @item
3700 __STDC__ is not defined.
3701
3702 @item
3703 If you use digraphs the behavior is undefined.
3704
3705 @item
3706 If a line that looks like a directive appears within macro arguments,
3707 the behavior is undefined.
3708
3709 @end itemize
3710
3711 @node Traditional warnings
3712 @section Traditional warnings
3713 You can request warnings about features that did not exist, or worked
3714 differently, in traditional C with the @option{-Wtraditional} option.
3715 GCC does not warn about features of ISO C which you must use when you
3716 are using a conforming compiler, such as the @samp{#} and @samp{##}
3717 operators.
3718
3719 Presently @option{-Wtraditional} warns about:
3720
3721 @itemize @bullet
3722 @item
3723 Macro parameters that appear within string literals in the macro body.
3724 In traditional C macro replacement takes place within string literals,
3725 but does not in ISO C@.
3726
3727 @item
3728 In traditional C, some preprocessor directives did not exist.
3729 Traditional preprocessors would only consider a line to be a directive
3730 if the @samp{#} appeared in column 1 on the line.  Therefore
3731 @option{-Wtraditional} warns about directives that traditional C
3732 understands but would ignore because the @samp{#} does not appear as the
3733 first character on the line.  It also suggests you hide directives like
3734 @samp{#pragma} not understood by traditional C by indenting them.  Some
3735 traditional implementations would not recognize @samp{#elif}, so it
3736 suggests avoiding it altogether.
3737
3738 @item
3739 A function-like macro that appears without an argument list.  In some
3740 traditional preprocessors this was an error.  In ISO C it merely means
3741 that the macro is not expanded.
3742
3743 @item
3744 The unary plus operator.  This did not exist in traditional C@.
3745
3746 @item
3747 The @samp{U} and @samp{LL} integer constant suffixes, which were not
3748 available in traditional C@.  (Traditional C does support the @samp{L}
3749 suffix for simple long integer constants.)  You are not warned about
3750 uses of these suffixes in macros defined in system headers.  For
3751 instance, @code{UINT_MAX} may well be defined as @code{4294967295U}, but
3752 you will not be warned if you use @code{UINT_MAX}.
3753
3754 You can usually avoid the warning, and the related warning about
3755 constants which are so large that they are unsigned, by writing the
3756 integer constant in question in hexadecimal, with no U suffix.  Take
3757 care, though, because this gives the wrong result in exotic cases.
3758 @end itemize
3759
3760 @node Implementation Details
3761 @chapter Implementation Details
3762
3763 Here we document details of how the preprocessor's implementation
3764 affects its user-visible behavior.  You should try to avoid undue
3765 reliance on behavior described here, as it is possible that it will
3766 change subtly in future implementations.
3767
3768 Also documented here are obsolete features and changes from previous
3769 versions of CPP@.
3770
3771 @menu
3772 * Implementation-defined behavior::
3773 * Implementation limits::
3774 * Obsolete Features::
3775 * Differences from previous versions::
3776 @end menu
3777
3778 @node Implementation-defined behavior
3779 @section Implementation-defined behavior
3780 @cindex implementation-defined behavior
3781
3782 This is how CPP behaves in all the cases which the C standard
3783 describes as @dfn{implementation-defined}.  This term means that the
3784 implementation is free to do what it likes, but must document its choice
3785 and stick to it.
3786 @c FIXME: Check the C++ standard for more implementation-defined stuff.
3787
3788 @itemize @bullet
3789 @need 1000
3790 @item The mapping of physical source file multi-byte characters to the
3791 execution character set.
3792
3793 Currently, CPP requires its input to be ASCII or UTF-8.  The execution
3794 character set may be controlled by the user, with the
3795 @option{-ftarget-charset} and @option{-ftarget-wide-charset} options.
3796
3797 @item Identifier characters.
3798 @anchor{Identifier characters}
3799
3800 The C and C++ standards allow identifiers to be composed of @samp{_}
3801 and the alphanumeric characters.  C++ and C99 also allow universal
3802 character names, and C99 further permits implementation-defined
3803 characters.  GCC currently only permits universal character names if
3804 @option{-fextended-identifiers} is used, because the implementation of
3805 universal character names in identifiers is experimental.
3806
3807 GCC allows the @samp{$} character in identifiers as an extension for
3808 most targets.  This is true regardless of the @option{std=} switch,
3809 since this extension cannot conflict with standards-conforming
3810 programs.  When preprocessing assembler, however, dollars are not
3811 identifier characters by default.
3812
3813 Currently the targets that by default do not permit @samp{$} are AVR,
3814 IP2K, MMIX, MIPS Irix 3, ARM aout, and PowerPC targets for the AIX and
3815 BeOS operating systems.
3816
3817 You can override the default with @option{-fdollars-in-identifiers} or
3818 @option{fno-dollars-in-identifiers}.  @xref{fdollars-in-identifiers}.
3819
3820 @item Non-empty sequences of whitespace characters.
3821
3822 In textual output, each whitespace sequence is collapsed to a single
3823 space.  For aesthetic reasons, the first token on each non-directive
3824 line of output is preceded with sufficient spaces that it appears in the
3825 same column as it did in the original source file.
3826
3827 @item The numeric value of character constants in preprocessor expressions.
3828
3829 The preprocessor and compiler interpret character constants in the
3830 same way; i.e.@: escape sequences such as @samp{\a} are given the
3831 values they would have on the target machine.
3832
3833 The compiler values a multi-character character constant a character
3834 at a time, shifting the previous value left by the number of bits per
3835 target character, and then or-ing in the bit-pattern of the new
3836 character truncated to the width of a target character.  The final
3837 bit-pattern is given type @code{int}, and is therefore signed,
3838 regardless of whether single characters are signed or not (a slight
3839 change from versions 3.1 and earlier of GCC)@.  If there are more
3840 characters in the constant than would fit in the target @code{int} the
3841 compiler issues a warning, and the excess leading characters are
3842 ignored.
3843
3844 For example, @code{'ab'} for a target with an 8-bit @code{char} would be
3845 interpreted as @w{@samp{(int) ((unsigned char) 'a' * 256 + (unsigned char)
3846 'b')}}, and @code{'\234a'} as @w{@samp{(int) ((unsigned char) '\234' *
3847 256 + (unsigned char) 'a')}}.
3848
3849 @item Source file inclusion.
3850
3851 For a discussion on how the preprocessor locates header files,
3852 @ref{Include Operation}.
3853
3854 @item Interpretation of the filename resulting from a macro-expanded
3855 @samp{#include} directive.
3856
3857 @xref{Computed Includes}.
3858
3859 @item Treatment of a @samp{#pragma} directive that after macro-expansion
3860 results in a standard pragma.
3861
3862 No macro expansion occurs on any @samp{#pragma} directive line, so the
3863 question does not arise.
3864
3865 Note that GCC does not yet implement any of the standard
3866 pragmas.
3867
3868 @end itemize
3869
3870 @node Implementation limits
3871 @section Implementation limits
3872 @cindex implementation limits
3873
3874 CPP has a small number of internal limits.  This section lists the
3875 limits which the C standard requires to be no lower than some minimum,
3876 and all the others known.  It is intended that there should be as few limits
3877 as possible.  If you encounter an undocumented or inconvenient limit,
3878 please report that as a bug.  @xref{Bugs, , Reporting Bugs, gcc, Using
3879 the GNU Compiler Collection (GCC)}.
3880
3881 Where we say something is limited @dfn{only by available memory}, that
3882 means that internal data structures impose no intrinsic limit, and space
3883 is allocated with @code{malloc} or equivalent.  The actual limit will
3884 therefore depend on many things, such as the size of other things
3885 allocated by the compiler at the same time, the amount of memory
3886 consumed by other processes on the same computer, etc.
3887
3888 @itemize @bullet
3889
3890 @item Nesting levels of @samp{#include} files.
3891
3892 We impose an arbitrary limit of 200 levels, to avoid runaway recursion.
3893 The standard requires at least 15 levels.
3894
3895 @item Nesting levels of conditional inclusion.
3896
3897 The C standard mandates this be at least 63.  CPP is limited only by
3898 available memory.
3899
3900 @item Levels of parenthesized expressions within a full expression.
3901
3902 The C standard requires this to be at least 63.  In preprocessor
3903 conditional expressions, it is limited only by available memory.
3904
3905 @item Significant initial characters in an identifier or macro name.
3906
3907 The preprocessor treats all characters as significant.  The C standard
3908 requires only that the first 63 be significant.
3909
3910 @item Number of macros simultaneously defined in a single translation unit.
3911
3912 The standard requires at least 4095 be possible.  CPP is limited only
3913 by available memory.
3914
3915 @item Number of parameters in a macro definition and arguments in a macro call.
3916
3917 We allow @code{USHRT_MAX}, which is no smaller than 65,535.  The minimum
3918 required by the standard is 127.
3919
3920 @item Number of characters on a logical source line.
3921
3922 The C standard requires a minimum of 4096 be permitted.  CPP places
3923 no limits on this, but you may get incorrect column numbers reported in
3924 diagnostics for lines longer than 65,535 characters.
3925
3926 @item Maximum size of a source file.
3927
3928 The standard does not specify any lower limit on the maximum size of a
3929 source file.  GNU cpp maps files into memory, so it is limited by the
3930 available address space.  This is generally at least two gigabytes.
3931 Depending on the operating system, the size of physical memory may or
3932 may not be a limitation.
3933
3934 @end itemize
3935
3936 @node Obsolete Features
3937 @section Obsolete Features
3938
3939 CPP has a number of features which are present mainly for
3940 compatibility with older programs.  We discourage their use in new code.
3941 In some cases, we plan to remove the feature in a future version of GCC@.
3942
3943 @menu
3944 * Assertions::
3945 * Obsolete once-only headers::
3946 @end menu
3947
3948 @node Assertions
3949 @subsection Assertions
3950 @cindex assertions
3951
3952 @dfn{Assertions} are a deprecated alternative to macros in writing
3953 conditionals to test what sort of computer or system the compiled
3954 program will run on.  Assertions are usually predefined, but you can
3955 define them with preprocessing directives or command-line options.
3956
3957 Assertions were intended to provide a more systematic way to describe
3958 the compiler's target system.  However, in practice they are just as
3959 unpredictable as the system-specific predefined macros.  In addition, they
3960 are not part of any standard, and only a few compilers support them.
3961 Therefore, the use of assertions is @strong{less} portable than the use
3962 of system-specific predefined macros.  We recommend you do not use them at
3963 all.
3964
3965 @cindex predicates
3966 An assertion looks like this:
3967
3968 @smallexample
3969 #@var{predicate} (@var{answer})
3970 @end smallexample
3971
3972 @noindent
3973 @var{predicate} must be a single identifier.  @var{answer} can be any
3974 sequence of tokens; all characters are significant except for leading
3975 and trailing whitespace, and differences in internal whitespace
3976 sequences are ignored.  (This is similar to the rules governing macro
3977 redefinition.)  Thus, @code{(x + y)} is different from @code{(x+y)} but
3978 equivalent to @code{@w{( x + y )}}.  Parentheses do not nest inside an
3979 answer.
3980
3981 @cindex testing predicates
3982 To test an assertion, you write it in an @samp{#if}.  For example, this
3983 conditional succeeds if either @code{vax} or @code{ns16000} has been
3984 asserted as an answer for @code{machine}.
3985
3986 @smallexample
3987 #if #machine (vax) || #machine (ns16000)
3988 @end smallexample
3989
3990 @noindent
3991 You can test whether @emph{any} answer is asserted for a predicate by
3992 omitting the answer in the conditional:
3993
3994 @smallexample
3995 #if #machine
3996 @end smallexample
3997
3998 @findex #assert
3999 Assertions are made with the @samp{#assert} directive.  Its sole
4000 argument is the assertion to make, without the leading @samp{#} that
4001 identifies assertions in conditionals.
4002
4003 @smallexample
4004 #assert @var{predicate} (@var{answer})
4005 @end smallexample
4006
4007 @noindent
4008 You may make several assertions with the same predicate and different
4009 answers.  Subsequent assertions do not override previous ones for the
4010 same predicate.  All the answers for any given predicate are
4011 simultaneously true.
4012
4013 @cindex assertions, canceling
4014 @findex #unassert
4015 Assertions can be canceled with the @samp{#unassert} directive.  It
4016 has the same syntax as @samp{#assert}.  In that form it cancels only the
4017 answer which was specified on the @samp{#unassert} line; other answers
4018 for that predicate remain true.  You can cancel an entire predicate by
4019 leaving out the answer:
4020
4021 @smallexample
4022 #unassert @var{predicate}
4023 @end smallexample
4024
4025 @noindent
4026 In either form, if no such assertion has been made, @samp{#unassert} has
4027 no effect.
4028
4029 You can also make or cancel assertions using command line options.
4030 @xref{Invocation}.
4031
4032 @node Obsolete once-only headers
4033 @subsection Obsolete once-only headers
4034
4035 CPP supports two more ways of indicating that a header file should be
4036 read only once.  Neither one is as portable as a wrapper @samp{#ifndef},
4037 and we recommend you do not use them in new programs.
4038
4039 @findex #import
4040 In the Objective-C language, there is a variant of @samp{#include}
4041 called @samp{#import} which includes a file, but does so at most once.
4042 If you use @samp{#import} instead of @samp{#include}, then you don't
4043 need the conditionals inside the header file to prevent multiple
4044 inclusion of the contents.  GCC permits the use of @samp{#import} in C
4045 and C++ as well as Objective-C@.  However, it is not in standard C or C++
4046 and should therefore not be used by portable programs.
4047
4048 @samp{#import} is not a well designed feature.  It requires the users of
4049 a header file to know that it should only be included once.  It is much
4050 better for the header file's implementor to write the file so that users
4051 don't need to know this.  Using a wrapper @samp{#ifndef} accomplishes
4052 this goal.
4053
4054 In the present implementation, a single use of @samp{#import} will
4055 prevent the file from ever being read again, by either @samp{#import} or
4056 @samp{#include}.  You should not rely on this; do not use both
4057 @samp{#import} and @samp{#include} to refer to the same header file.
4058
4059 Another way to prevent a header file from being included more than once
4060 is with the @samp{#pragma once} directive.  If @samp{#pragma once} is
4061 seen when scanning a header file, that file will never be read again, no
4062 matter what.
4063
4064 @samp{#pragma once} does not have the problems that @samp{#import} does,
4065 but it is not recognized by all preprocessors, so you cannot rely on it
4066 in a portable program.
4067
4068 @node Differences from previous versions
4069 @section Differences from previous versions
4070 @cindex differences from previous versions
4071
4072 This section details behavior which has changed from previous versions
4073 of CPP@.  We do not plan to change it again in the near future, but
4074 we do not promise not to, either.
4075
4076 The ``previous versions'' discussed here are 2.95 and before.  The
4077 behavior of GCC 3.0 is mostly the same as the behavior of the widely
4078 used 2.96 and 2.97 development snapshots.  Where there are differences,
4079 they generally represent bugs in the snapshots.
4080
4081 @itemize @bullet
4082
4083 @item -I- deprecated
4084
4085 This option has been deprecated in 4.0.  @option{-iquote} is meant to
4086 replace the need for this option.
4087
4088 @item Order of evaluation of @samp{#} and @samp{##} operators
4089
4090 The standard does not specify the order of evaluation of a chain of
4091 @samp{##} operators, nor whether @samp{#} is evaluated before, after, or
4092 at the same time as @samp{##}.  You should therefore not write any code
4093 which depends on any specific ordering.  It is possible to guarantee an
4094 ordering, if you need one, by suitable use of nested macros.
4095
4096 An example of where this might matter is pasting the arguments @samp{1},
4097 @samp{e} and @samp{-2}.  This would be fine for left-to-right pasting,
4098 but right-to-left pasting would produce an invalid token @samp{e-2}.
4099
4100 GCC 3.0 evaluates @samp{#} and @samp{##} at the same time and strictly
4101 left to right.  Older versions evaluated all @samp{#} operators first,
4102 then all @samp{##} operators, in an unreliable order.
4103
4104 @item The form of whitespace between tokens in preprocessor output
4105
4106 @xref{Preprocessor Output}, for the current textual format.  This is
4107 also the format used by stringification.  Normally, the preprocessor
4108 communicates tokens directly to the compiler's parser, and whitespace
4109 does not come up at all.
4110
4111 Older versions of GCC preserved all whitespace provided by the user and
4112 inserted lots more whitespace of their own, because they could not
4113 accurately predict when extra spaces were needed to prevent accidental
4114 token pasting.
4115
4116 @item Optional argument when invoking rest argument macros
4117
4118 As an extension, GCC permits you to omit the variable arguments entirely
4119 when you use a variable argument macro.  This is forbidden by the 1999 C
4120 standard, and will provoke a pedantic warning with GCC 3.0.  Previous
4121 versions accepted it silently.
4122
4123 @item @samp{##} swallowing preceding text in rest argument macros
4124
4125 Formerly, in a macro expansion, if @samp{##} appeared before a variable
4126 arguments parameter, and the set of tokens specified for that argument
4127 in the macro invocation was empty, previous versions of CPP would
4128 back up and remove the preceding sequence of non-whitespace characters
4129 (@strong{not} the preceding token).  This extension is in direct
4130 conflict with the 1999 C standard and has been drastically pared back.
4131
4132 In the current version of the preprocessor, if @samp{##} appears between
4133 a comma and a variable arguments parameter, and the variable argument is
4134 omitted entirely, the comma will be removed from the expansion.  If the
4135 variable argument is empty, or the token before @samp{##} is not a
4136 comma, then @samp{##} behaves as a normal token paste.
4137
4138 @item @samp{#line} and @samp{#include}
4139
4140 The @samp{#line} directive used to change GCC's notion of the
4141 ``directory containing the current file'', used by @samp{#include} with
4142 a double-quoted header file name.  In 3.0 and later, it does not.
4143 @xref{Line Control}, for further explanation.
4144
4145 @item Syntax of @samp{#line}
4146
4147 In GCC 2.95 and previous, the string constant argument to @samp{#line}
4148 was treated the same way as the argument to @samp{#include}: backslash
4149 escapes were not honored, and the string ended at the second @samp{"}.
4150 This is not compliant with the C standard.  In GCC 3.0, an attempt was
4151 made to correct the behavior, so that the string was treated as a real
4152 string constant, but it turned out to be buggy.  In 3.1, the bugs have
4153 been fixed.  (We are not fixing the bugs in 3.0 because they affect
4154 relatively few people and the fix is quite invasive.)
4155
4156 @end itemize
4157
4158 @node Invocation
4159 @chapter Invocation
4160 @cindex invocation
4161 @cindex command line
4162
4163 Most often when you use the C preprocessor you will not have to invoke it
4164 explicitly: the C compiler will do so automatically.  However, the
4165 preprocessor is sometimes useful on its own.  All the options listed
4166 here are also acceptable to the C compiler and have the same meaning,
4167 except that the C compiler has different rules for specifying the output
4168 file.
4169
4170 @emph{Note:} Whether you use the preprocessor by way of @command{gcc}
4171 or @command{cpp}, the @dfn{compiler driver} is run first.  This
4172 program's purpose is to translate your command into invocations of the
4173 programs that do the actual work.  Their command line interfaces are
4174 similar but not identical to the documented interface, and may change
4175 without notice.
4176
4177 @ignore
4178 @c man begin SYNOPSIS
4179 cpp [@option{-D}@var{macro}[=@var{defn}]@dots{}] [@option{-U}@var{macro}]
4180     [@option{-I}@var{dir}@dots{}] [@option{-iquote}@var{dir}@dots{}]
4181     [@option{-W}@var{warn}@dots{}]
4182     [@option{-M}|@option{-MM}] [@option{-MG}] [@option{-MF} @var{filename}]
4183     [@option{-MP}] [@option{-MQ} @var{target}@dots{}]
4184     [@option{-MT} @var{target}@dots{}]
4185     [@option{-P}] [@option{-fno-working-directory}]
4186     [@option{-x} @var{language}] [@option{-std=}@var{standard}]
4187     @var{infile} @var{outfile}
4188
4189 Only the most useful options are listed here; see below for the remainder.
4190 @c man end
4191 @c man begin SEEALSO
4192 gpl(7), gfdl(7), fsf-funding(7),
4193 gcc(1), as(1), ld(1), and the Info entries for @file{cpp}, @file{gcc}, and
4194 @file{binutils}.
4195 @c man end
4196 @end ignore
4197
4198 @c man begin OPTIONS
4199 The C preprocessor expects two file names as arguments, @var{infile} and
4200 @var{outfile}.  The preprocessor reads @var{infile} together with any
4201 other files it specifies with @samp{#include}.  All the output generated
4202 by the combined input files is written in @var{outfile}.
4203
4204 Either @var{infile} or @var{outfile} may be @option{-}, which as
4205 @var{infile} means to read from standard input and as @var{outfile}
4206 means to write to standard output.  Also, if either file is omitted, it
4207 means the same as if @option{-} had been specified for that file.
4208
4209 Unless otherwise noted, or the option ends in @samp{=}, all options
4210 which take an argument may have that argument appear either immediately
4211 after the option, or with a space between option and argument:
4212 @option{-Ifoo} and @option{-I foo} have the same effect.
4213
4214 @cindex grouping options
4215 @cindex options, grouping
4216 Many options have multi-letter names; therefore multiple single-letter
4217 options may @emph{not} be grouped: @option{-dM} is very different from
4218 @w{@samp{-d -M}}.
4219
4220 @cindex options
4221 @include cppopts.texi
4222 @c man end
4223
4224 @node Environment Variables
4225 @chapter Environment Variables
4226 @cindex environment variables
4227 @c man begin ENVIRONMENT
4228
4229 This section describes the environment variables that affect how CPP
4230 operates.  You can use them to specify directories or prefixes to use
4231 when searching for include files, or to control dependency output.
4232
4233 Note that you can also specify places to search using options such as
4234 @option{-I}, and control dependency output with options like
4235 @option{-M} (@pxref{Invocation}).  These take precedence over
4236 environment variables, which in turn take precedence over the
4237 configuration of GCC@.
4238
4239 @include cppenv.texi
4240 @c man end
4241
4242 @page
4243 @include fdl.texi
4244
4245 @page
4246 @node Index of Directives
4247 @unnumbered Index of Directives
4248 @printindex fn
4249
4250 @node Option Index
4251 @unnumbered Option Index
4252 @noindent
4253 CPP's command line options and environment variables are indexed here
4254 without any initial @samp{-} or @samp{--}.
4255 @printindex op
4256
4257 @page
4258 @node Concept Index
4259 @unnumbered Concept Index
4260 @printindex cp
4261
4262 @bye